JP2023166684A - めっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができるめっき装置を提案する。【解決手段】めっき装置は、基板ホルダに保持された基板とアノードとの間の領域内の第１位置に配置された第１電位センサと、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第２位置に配置された第２電位センサと、前記第２位置と異なる位置であって前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第３位置に配置された第３電位センサと、を有する。めっき装置は、前記第１位置と前記第２位置との電位差である第１電位差と、前記第２位置と前記第３位置との電位差である第２電位差とを測定し、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する。【選択図】図４

Description

本願は、めっき装置に関する。

めっき装置の一例としてカップ式の電解めっき装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。カップ式の電解めっき装置は、被めっき面を下方に向けて基板ホルダに保持された基板（例えば半導体ウェハ）をめっき液に浸漬させ、基板とアノードとの間に電圧を印加することによって、基板の表面に導電膜を析出させる。

めっき装置では、一般に、めっき処理を施す基板の目標とするめっき膜厚や実めっき面積に基づいて、めっき電流値およびめっき時間等のパラメータをめっき処理レシピとして使用者が予め設定し、設定された処理レシピに基づいてめっき処理が行われる（例えば、特許文献２参照）。そして、同一キャリアの複数のウェハに対して、同一の処理レシピでめっき処理が行われている。また、めっき処理後のめっき膜厚を測定する場合、一般にはキャリア内の全てのウェハのめっき処理が終了した後に、めっき装置からウェハの入ったキャリアごと別な膜厚測定装置へ搬送され、個別に膜厚およびウェハ面内のプロファイルが測定される。

特開２００８－１９４９６号公報 特開２００２－１０５６９５号公報

めっき装置では、同一キャリアの基板に対して同一のプロセス条件でめっき処理を行っても、基板の寸法公差により、またはめっき槽内のめっき液の状態の変化などにより、基板ごとに形成されるめっき膜の膜厚にばらつきが生じるおそれがある。また、複数の基板ごとの平均膜厚が調整されても、同一の基板内において場所によってめっき膜厚にばらつきが生じる場合もある。

以上の実情に鑑みて、本願は、基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができるめっき装置を提案することを１つの目的としている。

一実施形態によれば、めっき装置が提案され、かかるめっき装置は、めっき槽と、基板を保持するための基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された基板と対向するように前記めっき槽内に配置されたアノードと、前記基板の被めっき面に形成されるめっき膜に関するパラメータを検出するためのセンサを有し、めっき処理中に前記センサの検出値に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する膜厚測定モジュールと、を備え、前記複数のセンサは、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域内の第１位置に配置された第１電位センサと、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第２位置に配置された第２電位センサと、前記第２位置と異なる位置であって前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第３位置に配置された第３電位センサと、を含み、前記膜厚測定モジュールは、前記第１位置と前記第２位置との電位差である第１電位差と、前記第２位置と前記第３位置との電位差である第２電位差とを測定し、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する。

図１は、第１実施形態のめっき装置の全体構成を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態のめっき装置の全体構成を示す平面図である。 図３は、第１実施形態のめっきモジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。 図４は、図３中ＩＶ－ＩＶ方向から見たＩＶ－ＩＶ視図である。 図５は、第１実施形態の遮蔽体と基板とを下方から見た模式図である。 図６は、第１実施形態における制御モジュールによるめっき条件の調整の一例を示す図である。 図７は、第１実施形態の変形例のめっきモジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。 図８は、第２実施形態のめっきモジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。 図９は、本実施形態におけるめっき槽内での基板とセンサとを、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から示す模式図である。 図１０は、変形例における、めっき槽内での基板とセンサとを示す模式図である。 図１１は、変形例における、めっき槽内での基板とセンサとを示す模式図である。

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＞
＜めっき装置の全体構成＞
図１は、第１実施形態のめっき装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態のめっき装置の全体構成を示す平面図である。本実施形態のめっき装置は、基板に対してめっき処理を施すために使用される。基板は、角形基板、円形基板を含む。図１、２に示すように、めっき装置１０００は、ロード／アンロードモジュール１００、搬送ロボット１１０、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００、めっきモジュール４００、洗浄モジュール５００、スピンリンスドライヤモジュール６００、搬送装置７００、および、制御モジュール８００を備える。

ロード／アンロードモジュール１００は、めっき装置１０００に半導体ウェハなどの基板を搬入したりめっき装置１０００から基板を搬出したりするためのモジュールであり、基板を収容するためのカセットを搭載している。本実施形態では４台のロード／アンロードモジュール１００が水平方向に並べて配置されているが、ロード／アンロードモジュール１００の数および配置は任意である。搬送ロボット１１０は、基板を搬送するためのロボットであり、ロード／アンロードモジュール１００、アライナ１２０、および搬送装置７００の間で基板を受け渡すように構成される。搬送ロボット１１０および搬送装置７００は、搬送ロボット１１０と搬送装置７００との間で基板を受け渡す際には、図示していない仮置き台を介して基板の受け渡しを行うことができる。アライナ１２０は、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ためのモジュールである。本実施形態では２台のアライナ１２０が水平方向に並べて配置されているが、アライナ１２０の数および配置は任意である。

プリウェットモジュール２００は、めっき処理前の基板の被めっき面に純水または脱気水などの処理液（プリウェット液）を付着させるためのモジュールである。本実施形態で
は２台のプリウェットモジュール２００が上下方向に並べて配置されているが、プリウェットモジュール２００の数および配置は任意である。プリソークモジュール３００は、めっき処理前の基板の被めっき面の酸化膜をエッチングするためのモジュールである。本実施形態では２台のプリソークモジュール３００が上下方向に並べて配置されているが、プリソークモジュール３００の数および配置は任意である。

めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施すためのモジュールである。本実施形態では、上下方向に３台かつ水平方向に４台並べて配置された１２台のめっきモジュール４００のセットが２つあり、合計２４台のめっきモジュール４００が設けられているが、めっきモジュール４００の数および配置は任意である。

洗浄モジュール５００は、めっき処理後の基板を洗浄するためのモジュールである。本実施形態では２台の洗浄モジュール５００が上下方向に並べて配置されているが、洗浄モジュール５００の数および配置は任意である。スピンリンスドライヤモジュール６００は、洗浄処理後の基板を高速回転させて乾燥させるためのモジュールである。本実施形態では２台のスピンリンスドライヤモジュールが上下方向に並べて配置されているが、スピンリンスドライヤモジュールの数および配置は任意である。

搬送装置７００は、めっき装置１０００内の複数のモジュール間で基板を搬送するための装置である。制御モジュール８００は、めっき装置１０００の複数のモジュールを制御するためのモジュールであり、例えばオペレータとの間の入出力インターフェースを備える一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。

めっき装置１０００による一連のめっき処理の一例を説明する。まず、ロード／アンロードモジュール１００に基板が搬入される。続いて、搬送ロボット１１０は、ロード／アンロードモジュール１００から基板を取り出し、アライナ１２０に基板を搬送する。アライナ１２０は、オリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。搬送ロボット１１０は、アライナ１２０で方向を合わせた基板を搬送装置７００へ受け渡す。

搬送装置７００は、搬送ロボット１１０から受け取った基板をプリウェットモジュール２００へ搬送する。プリウェットモジュール２００は、基板にプリウェット処理を施す。搬送装置７００は、プリウェット処理が施された基板をプリソークモジュール３００へ搬送する。プリソークモジュール３００は、基板にプリソーク処理を施す。搬送装置７００は、プリソーク処理が施された基板をめっきモジュール４００へ搬送する。めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施す。

搬送装置７００は、めっき処理が施された基板を洗浄モジュール５００へ搬送する。洗浄モジュール５００は、基板に洗浄処理を施す。搬送装置７００は、洗浄処理が施された基板をスピンリンスドライヤモジュール６００へ搬送する。スピンリンスドライヤモジュール６００は、基板に乾燥処理を施す。搬送装置７００は、乾燥処理が施された基板を搬送ロボット１１０へ受け渡す。搬送ロボット１１０は、搬送装置７００から受け取った基板をロード／アンロードモジュール１００へ搬送する。最後に、ロード／アンロードモジュール１００から基板が搬出される。

＜めっきモジュールの構成＞
次に、めっきモジュール４００の構成を説明する。本実施形態における２４台のめっきモジュール４００は同一の構成であるので、１台のめっきモジュール４００のみを説明する。図３は、第１実施形態のめっきモジュール４００の構成を概略的に示す縦断面図である。図３に示すように、めっきモジュール４００は、めっき液を収容するためのめっき槽４１０を備える。めっき槽４１０は、上面が開口した円筒形の内槽４１２と、内槽４１２
の上縁からオーバーフローしためっき液を溜められるように内槽４１２の周囲に設けられた図示しない外槽と、を含んで構成される。

めっきモジュール４００は、被めっき面Ｗｆ－ａを下方に向けた状態で基板Ｗｆを保持するための基板ホルダ４４０を備える。また、基板ホルダ４４０は、図示していない電源から基板Ｗｆに給電するための給電接点を備える。めっきモジュール４００は、基板ホルダ４４０を昇降させるための昇降機構４４２を備える。また、一実施形態では、めっきモジュール４００は、基板ホルダ４４０を鉛直軸まわりに回転させる回転機構４４８を備える。昇降機構４４２および回転機構４４８は、例えばモータなどの公知の機構によって実現することができる

めっきモジュール４００は、内槽４１２の内部を上下方向に隔てるメンブレン４２０を備える。内槽４１２の内部はメンブレン４２０によってカソード領域４２２とアノード領域４２４とに仕切られる。カソード領域４２２とアノード領域４２４とにはそれぞれめっき液が充填される。なお、本実施形態ではメンブレン４２０が設けられる一例を示したが、メンブレン４２０は設けられなくてもよい。

アノード領域４２４の内槽４１２の底面にはアノード４３０が設けられる。また、アノード領域４２４には、アノード４３０と基板Ｗｆとの間の電解を調整するためのアノードマスク４２６が配置される。アノードマスク４２６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４３０の前面(上方)に設けられる。アノードマスク４２６は、アノード４３０と基板Ｗｆとの間に流れる電流が通過する開口を有する。本実施形態では、アノードマスク４２６は、開口寸法を変更可能に構成され、制御モジュール８００によって開口寸法が調整される。ここで、開口寸法は、開口が円形である場合には直径を意味し、開口が多角形である場合には一辺の長さまたは最長となる開口幅を意味する。なお、アノードマスク４２６における開口寸法の変更は、公知の機構を採用することができる。また、本実施形態では、アノードマスク４２６が設けられる一例を示したが、アノードマスク４２６は設けられなくてもよい。さらに、上記したメンブレン４２０は、アノードマスク４２６の開口に設けられてもよい。

カソード領域４２２にはメンブレン４２０に対向する抵抗体４５０が配置される。抵抗体４５０は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａにおけるめっき処理の均一化を図るための部材である。抵抗体４５０は、アノード４３０と基板Ｗｆとの間に流れる電流に対する抵抗体であり、一例として複数の孔が形成された電気絶縁性材料、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等からなる。本実施形態では、抵抗体４５０は、駆動機構４５２により、めっき槽４１０内で上下方向に移動可能に構成され、制御モジュール８００によって抵抗体４５０の位置が調整される。ただし、こうした例に限定されず、一例として、抵抗体４５０は、めっき槽４１０内で移動できないようにめっき槽４１０に固定されていてもよい。また、モジュール４００は、抵抗体４５０を有しなくてもよい。

また、カソード領域４２２には、第１電位センサ４６０が設けられている。カソード領域４２２に抵抗体４５０が備えられている場合、第１電位センサ４６０は、基板Ｗｆと抵抗体４５０との間に設けられるとよい。第１電位センサ４６０は、センサ支持体４６８に支持される。なお、第１電位センサ４６０は、センサ支持体４６８に代えて内槽４１２の側壁または抵抗体４５０に支持されてもよい。また、センサ支持体４６８は、めっき液を撹拌するためのパドルであってもよい。ここで、パドルは、基板Ｗｆの板面と平行に移動してめっき液を攪拌するものであることが好ましいが、こうした例には限定されない。本実施形態では、基板Ｗｆの半径方向に沿って複数の第１電位センサ４６０が設けられている。ただし、こうした例に限定されず、めっきモジュール４００には少なくとも１つの第１電位センサ４６０が設けられればよい。

図４は、図３中ＩＶ－ＩＶ方向から見たＩＶ－ＩＶ視図である。図３及び図４に示すように、第１電位センサ４６０は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域内の第１位置に配置される。つまり、第１電位センサ４６０は、基板Ｗｆの板面に垂直な方向において基板Ｗｆとアノード４３０との間に位置し、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに基板Ｗｆと重なる位置に配置される。第１電位センサ４６０は、被めっき面Ｗｆ－ａに近づけて配置されることが好ましく、一例として、第１電位センサ４６０と被めっき面Ｗｆ－ａとの距離は、数百マイクロメートル、数ミリメートル、又は数十ミリメートルである。第１電位センサ４６０は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の配置場所（第１位置）の電位を検出する。

また、めっき槽４１０内には、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとが設けられている。第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、めっき槽４１０内における比較的電位変化がない場所に配置される。具体的には、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域外の第２位置と第３位置とに配置される。つまり、図４に示すように、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに基板Ｗｆと重ならない位置に配置される。第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、基板Ｗｆとアノード４３０との間から離れた配置場所（第２位置、第３位置）の電位を検出する。第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、互いに離れた位置に設けられるとよい。一例として、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、図４に示すように、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに（つまり、基板Ｗｆの板面に沿った方向において）異なる位置に配置されることが好ましい。また、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、基板Ｗｆの板面に沿った方向において異なる位置に配置されることに代えて、または加えて、基板Ｗｆの板面に垂直な方向において異なる位置に配置されてもよい。ここで、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、アノード領域４２４に設けられてもよいし、カソード領域４２２に設けられてもよい。また、抵抗体４５０が備えられている場合、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは、基板Ｗｆの板面に垂直な方向において、基板Ｗｆと抵抗体４５０との間に設けられてもよいし、抵抗体４５０とアノード４３０との間に設けられてもよい。さらに、アノード領域４２４、カソード領域４２２における基板Ｗｆと抵抗体４５０との間、及び、カソード領域４２２における抵抗体４５０とアノード４３０との間のうち、第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂとは互いに異なる区画に設けられるものとしてもよい。第２、第３電位センサ４６２ａ，４６２ｂは、センサ支持体４６９ａ，４６９ｂに支持される（図４参照）。なお、第２、第３電位センサ４６２ａ，４６２ｂは、センサ支持体４６９ａ，４６９ｂに代えて内槽４１２の側壁または抵抗体４５０などに支持されてもよい。

第１電位センサ４６０、第２電位センサ４６２ａ、及び第３電位センサ４６２ｂのそれぞれは、一例として同一材料および／または同一形状の電極で構成することができる。電極材料としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも１つを採用することができる。

第１電位センサ４６０、第２電位センサ４６２ａ、及び第３電位センサ４６２ｂによる検出信号は、制御モジュール８００に入力される。本実施形態では、制御モジュール８００は、第１電位センサ４６０、第２電位センサ４６２ａ、及び第３電位センサ４６２ｂによる検出信号に基づいて、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚を測定する。具体的には、制御モジュール８００は、第１位置と第２位置との電位差である第１電位差ΔＥ１２と、第２位置と第３位置との電位差である第２電位差ΔＥ２３とを取得する。そして、制御モジュール８００は、第１電位差ΔＥ１２から第２電位差ΔＥ２３
を減じた修正電位差ΔＥ１２３（＝ΔＥ１２－ΔＥ２３）を算出する。つまり、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａの近くである第１位置とめっき槽４１０内の比較的電位変化がない第２位置との電位差（第１電位差ΔＥ１２）から、比較的電位変化がない第２位置と第３位置との電位差（第２電位差ΔＥ２３）を減じて修正電位差ΔＥ１２３が算出される。なお、第１電位センサ４６０が複数設けられている場合には、それぞれの第１電位センサ４６０に対して修正電位差ΔＥ１２３が算出されるとよい。めっき槽４１０内の電位の測定値の変化は非常に小さいものであり、ノイズの影響を受けやすい。これに対して、本実施形態では、比較的電位変化がない第２位置と第３位置との電位差（第２電位差ΔＥ２３）を取得してノイズの影響を計測している。そして、第１電位差ΔＥ１２から第２電位差ΔＥ２３を減じることにより、ノイズの影響をキャンセルして、めっき電流の変化に対応して変化する第１位置の電位を好適に測定することができる。制御モジュール８００は、こうして算出された修正電位差ΔＥ１２３に基づいて被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚を測定する。

具体的な一例として、制御モジュール８００は、修正電位差ΔＥ１２３に基づいて被めっき面Ｗｆ－ａのめっきの形成速度を算出する。これは、めっき処理におけるめっき電流と電位とが相関することに基づく。めっき開始時から算出してきためっきの形成速度の時間変化を基に、現在のめっき膜厚を推定することができる。修正電位差ΔＥ１２３に基づくめっき膜厚の推定は、公知の手法を採用することができる。一例として、制御モジュール８００は、修正電位差ΔＥ１２３に基づいてめっき処理中の基板内でのめっき電流の分布を推定し、推定しためっき電流の分布に基づいて、基板内でのめっき膜の膜厚分布を推定することができる。本実施形態では、第１電位センサ４６０と第２電位センサ４６２ａと第３電位センサ４６２ｂと制御モジュール８００とが、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚を測定するための「膜厚測定モジュール」の一例に当たる。

＜電位センサの異常検出＞
また、制御モジュール８００（膜厚測定モジュール）は、第１電位差ΔＥ１２と第２電位差ΔＥ２３とに基づいて、第１～第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂの異常を検出することもできる。一例として、制御モジュール８００は、めっき処理レシピに対する第１電位差ΔＥ１２の適正範囲を予め記憶しておき、取得された第１電位差ΔＥ１２が所定の判定時間にわたって適正範囲外となる場合には、第１電位センサ４６０または第２電位センサ４６２ａに異常が生じていると判定することができる。また、制御モジュールは、取得された第２電位差ΔＥ２３が所定の判定時間にわたって所定の適正範囲外となる場合には、第２電位センサ４６２ａまたは第３電位センサ４６２ｂに異常が生じていると判定することができる。したがって、一例として制御モジュール８００は、第１電位差ΔＥ１２のみが所定の判定時間にわたって適正範囲外となる場合には第１電位センサ４６０に異常が生じていると判定することができる。また、制御モジュール８００は、第１電位差ΔＥ１２と第２電位差ΔＥ２３との両方が所定の判定時間にわたって適正範囲外となる場合には第２電位センサ４６２ａに異常が生じていると判定することができる。さらに、制御モジュール８００は、第２電位差ΔＥ２３のみが所定の判定時間にわたって適正範囲外となる場合には第３電位センサ４６２ｂに異常が生じていると判定することができる。ただし、こうした例に限定されず、制御モジュール８００（膜厚測定モジュール）は、第１電位差ΔＥ１２と第２電位差ΔＥ２３とに基づいて、第１～第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂの異常を検出してもよい。制御モジュール８００は、第１～第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂのいずれかに異常が生じた場合には、図示しないモニタまたはブザー等を用いてユーザーに異常を報知してもよい。

＜終点検出、終点予想＞
また、制御モジュール８００（膜厚測定モジュール）は、修正電位差ΔＥ１２３に基づいて、めっき処理の終点検出をしてもよいし、めっき処理の終点までの時間予測をしても
よい。一例として、膜厚測定モジュールは、修正電位差ΔＥ１２３に基づいて、めっき膜の膜厚が所望の厚さとなったときに、めっき処理を終了してもよい。また、一例として、膜厚測定モジュールは、修正電位差ΔＥ１２３に基づいて、めっき膜の膜厚増加速度を算出し、所望の厚さとなるまでの時間、つまりめっき処理の終点までの時間を予測してもよい。

＜遮蔽体＞
めっきモジュール４００の構成の説明に戻る。一実施形態では、カソード領域４２２には、アノード４３０から基板Ｗｆに流れる電流を遮蔽するための遮蔽体４７０が設けられる。遮蔽体４７０は、例えば誘電体材料からなる略板状の部材である。図５は、本実施形態の遮蔽体４７０と基板Ｗｆとを下方から見た模式図である。なお、図５では、基板Ｗｆを保持する基板ホルダ４４０の図示を省略している。遮蔽体４７０は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａとアノード４３０との間に介在する遮蔽位置（図３および図５中、破線で示す位置）と、被めっき面Ｗｆ－ａとアノード４３０との間から退避した退避位置（図３および図５中、実線で示す位置）とに移動可能に構成される。言い換えると、遮蔽体４７０は、被めっき面Ｗｆ－ａの下方である遮蔽位置と、被めっき面Ｗｆ－ａの下方から離れた退避位置とに移動可能に構成される。遮蔽体４７０の位置は、図示しない駆動機構により制御モジュール８００によって制御される。遮蔽体４７０の移動は、モータまたはソレノイドなどの公知の機構により実現できる。図３および図５に示す例では、遮蔽体４７０は、遮蔽位置において、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａの外周領域の周方向の一部を遮蔽する。また、図５に示す例では、遮蔽体４７０は、基板Ｗｆの中央方向に向かって細くなるテーパ状に形成されている。しかしながら、こうした例に限定されず、遮蔽体４７０は、実験などにより予め定められた任意の形状のものを使用することができる。

＜めっき処理＞
次に、本実施形態のめっきモジュール４００におけるめっき処理についてより詳細に説明する。昇降機構４４２を用いて基板Ｗｆをカソード領域４２２のめっき液に浸漬させることにより、基板Ｗｆがめっき液に暴露される。めっきモジュール４００は、この状態でアノード４３０と基板Ｗｆとの間に電圧を印加することによって、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａにめっき処理を施すことができる。また、一実施形態では、回転機構４４８を用いて基板ホルダ４４０を回転させながらめっき処理が行われる。めっき処理により、基板Ｗｆ－ａの被めっき面Ｗｆ－ａに導電膜（めっき膜）が析出する。本実施形態では、めっき処理中に第１、第２、第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂによるリアルタイムの検出がなされる。そして、制御モジュール８００は、上記したように第１、第２、第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂによる検出値に基づいてめっき膜の膜厚を測定する。これにより、めっき処理において基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚変化をリアルタイムに測定することができる。

また、図３に示す例では、めっきモジュール４００は、めっき膜の膜厚を測定するための第１電位センサ４６０を複数備えており、被めっき面Ｗｆ－aの複数の場所のめっき膜の膜厚を測定することができる。また、基板ホルダ４４０（基板Ｗｆ）の回転を伴って第１電位センサ４６０による検出を行うことにより、第１電位センサ４６０による検出位置を変更することができ、基板Ｗｆの周方向における複数地点、または周方向全体の膜厚を測定することもできる。

なお、めっきモジュール４００は、めっき処理中に、回転機構４４８による基板Ｗｆの回転速度を変更してもよい。一例として、めっきモジュール４００は、膜厚推定モジュールによるめっき膜厚の推定のために基板Ｗｆをゆっくりと回転させてもよい。一例として、めっきモジュール４００は、めっき処理中に第１の回転速度Ｒｓ１で基板Ｗｆを回転させるものとし、所定期間ごと（例えば、数秒ごと）に、基板Ｗｆが１回転または数回転す
る間、第１の回転速度Ｒｓ１より遅い第２の回転速度Ｒｓ２で基板Ｗｆを回転させるものとしてもよい。こうすれば、特に、基板Ｗｆの回転速度に対して、第１電位センサ４６０によるサンプリング周期が小さいような場合にも、精度よく基板Ｗｆのめっき膜厚を推定することができる。ここで、第２の回転速度Ｒｓ２は、第１の回転速度Ｒｓ１の１０分の１の速度などとしてもよい。

このように、本実施形態のめっき装置１０００によれば、めっき処理中のめっき膜の膜厚変化を測定することができる。こうして測定されためっき膜の膜厚変化を参照して、次回以降のめっき処理のめっき電流値、めっき時間、抵抗体４５０の位置、アノードマスク４２６の開口寸法、および遮蔽体４７０の位置の少なくとも１つを含むめっき条件を調整することができる。なお、めっき条件の調整は、めっき装置１０００の使用者により行われてもよいし、制御モジュール８００により行われてもよい。なお、本実施形態では、制御モジュール８００が「めっき条件調整モジュール」の一例に当たる。一例として、制御モジュール８００によるめっき条件の調整は、実験などにより予め定められた条件式またはプログラムなどに基づいて行われるとよい。

めっき条件の調整は、別の基板Ｗｆをめっきする際に行われるものとしてもよいし、現在のめっき処理におけるめっき条件の調整をリアルタイムに行ってもよい。一例として、制御モジュール８００は、遮蔽体４７０の位置を調整するとよい。図６は、制御モジュール８００によるめっき条件の調整の一例として、めっき処理中の遮蔽体４７０の位置の調整の一例が示されている。図６に示す例では、基板Ｗｆの回転を伴って第１電位センサ４６０により基板Ｗｆ外周近くの所定の検出ポイントＳｐ（図５参照）が検出されており、これにより基板Ｗｆの周方向（図５中の一点鎖線参照）の膜厚変化が測定されている。図６の上段には、横軸を周方向位置θとして縦軸を膜厚ｔｈとする膜厚変化が示されている。図６に示す例では、θ１～θ２の領域に形成されためっき膜の膜厚ｔｈが他の領域に比べて小さくなっている。こうした場合、制御モジュール８００は、膜厚ｔｈが小さいθ１～θ２の領域では遮蔽体４７０が退避位置に移動し（図６中、「ＯＦＦ」）、他の領域では遮蔽体４７０が遮蔽位置に移動する（図６中、「ＯＮ」）ように、基板Ｗｆの回転に伴う遮蔽体４７０の位置を調整するとよい。こうすれば、θ１～θ２の領域に形成されるめっきの量を多くして、基板Ｗｆに形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。

また、制御モジュール８００は、めっき条件のリアルタイムの調整として、基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を調整してもよい。本発明者らの研究により、基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離は、基板Ｗｆの外周付近に形成されるめっきの量に比較的大きく影響し、基板Ｗｆの中央側領域に形成されるめっきの量には比較的影響を与えないことが分かっている。このため、一例として、制御モジュール８００は、外周付近のめっき膜の膜厚が目標より大きいときには基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を近づけ、外周付近のめっき膜の膜厚が目標より小さいときには基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を遠ざけるものとすることができる。また、制御モジュール８００は、遮蔽体４７０が遮蔽位置にある時間が長いほど基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を遠ざけ、遮蔽体４７０が遮蔽位置にある時間が短いほど基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を近づけるものとしてもよい。こうすれば、基板Ｗｆの外周付近に形成されるめっきの量を調整して、基板Ｗｆに形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。なお、一例として、制御モジュール８００は、昇降機構４４２を駆動して、基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を調整することができる。しかし、こうした例に限定されず、制御モジュール８００は、駆動機構４５２により、抵抗体４５０を移動させて基板Ｗｆと抵抗体４５０との距離を調整してもよい。

さらに、制御モジュール８００は、めっき条件のリアルタイムの調整として、アノードマスク４２６の開口寸法を調整してもよい。一例として、制御モジュール８００は、外周
付近のめっき膜の膜厚が目標より大きいときにはアノードマスク４２６の開口寸法を小さくし、外周付近のめっき膜の膜厚が目標より小さいときにはアノードマスク４２６の開口寸法を大きくしてもよい。

＜変形例＞
図７は、第１実施形態の変形例のめっきモジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。変形例のめっきモジュール４００について、第１実施形態のめっきモジュール４００と重複する部分については説明を省略する。変形例のめっきモジュール４００では、第１電位センサ４６０を支持するためのセンサ支持体４６８が駆動機構４６８ａによって移動可能に構成されている。これにより、センサ支持体４６８に支持された第１電位センサ４６０を移動させることができ、第１電位センサ４６０による検出位置を変更することができる。なお、限定するものではないが、駆動機構４６８ａは、第１電位センサ４６０を基板Ｗｆの半径方向に沿って移動させるように構成されてもよい。また、図７に示す例では、単一の第１電位センサ４６０がセンサ支持体４６８に取り付けられているが、こうした例に限定されず、複数の第１電位センサ４６０がセンサ支持体４６８に支持されて駆動機構４６８ａによって移動可能に構成されてもよい。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態のめっきモジュール４００Ａの構成を概略的に示す縦断面図である。第２実施形態では、基板Ｗｆが鉛直方向に延在するように、つまり板面が水平方向を向くように保持される。図８に示すように、めっきモジュール４００Ａは、内部にめっき液を保持するめっき槽４１０Ａと、めっき槽４１０Ａ内に配置されたアノード４３０Ａと、アノード４３０Ａと、基板ホルダ４４０Ａとを備えている。第２実施形態では、基板Ｗｆとして角形基板を例に説明するが、第１実施形態と同様に、基板Ｗｆは、角形基板、円形基板を含む。

アノード４３０Ａは、めっき槽内で基板Ｗｆの板面と対向するように配置される。アノード４３０Ａは電源９０の正極に接続され、基板Ｗｆは基板ホルダ４４０Ａを介して電源９０の負極に接続される。アノード４３０Ａと基板Ｗｆとの間に電圧を印加すると、基板Ｗｆに電流が流れ、めっき液の存在下で基板Ｗｆの表面に金属膜が形成される。

めっき槽４１０Ａは、基板Ｗｆおよびアノード４３０Ａが内部に配置される内槽４１２Ａと、内槽４１２Ａに隣接するオーバーフロー槽４１４Ａとを備えている。内槽４１２Ａ内のめっき液は内槽４１２Ａの側壁を越流してオーバーフロー槽４１４Ａ内に流入するようになっている。

オーバーフロー槽４１４Ａの底部には、めっき液循環ライン５８ａの一端が接続され、めっき液循環ライン５８ａの他端は内槽４１２Ａの底部に接続されている。めっき液循環ライン５８ａには、循環ポンプ５８ｂ、恒温ユニット５８ｃ、及びフィルタ５８ｄが取り付けられている。めっき液は、内槽４１２Ａの側壁をオーバーフローしてオーバーフロー槽４１４Ａに流入し、さらにオーバーフロー槽４１４Ａからめっき液循環ライン５８ａを通ってめっき液貯留槽５２に戻される。このように、めっき液は、めっき液循環ライン５８ａを通じて内槽４１２Ａとオーバーフロー槽４１４Ａとの間を循環する。

めっきモジュール４００Ａは、基板Ｗｆ上の電位分布を調整する調整板（レギュレーションプレート）４５４と、内槽４１２Ａ内のめっき液を攪拌するパドル４１６とをさらに備えている。調整板４５４は、パドル４１６とアノード４３０Ａとの間に配置されており、めっき液中の電場を制限するための開口４５２ａを有している。パドル４１６は、内槽４１２Ａ内の基板ホルダ４４０Ａに保持された基板Ｗｆの表面近傍に配置されている。パドル４１６は例えばチタン（Ｔｉ）または樹脂から構成されている。パドル４１６は、基
板Ｗｆの表面と平行に往復運動することで、基板Ｗｆのめっき中に十分な金属イオンが基板Ｗｆの表面に均一に供給されるようにめっき液を攪拌する。

また、めっきモジュール４００Ａは、基板Ｗｆのめっき膜厚を測定するための第１電位センサ４６０Ａ、第２電位センサ４６２Ａａ、及び第３電位センサ４６２Ａｂを有する。図９は、本実施形態におけるめっき槽内での基板Ｗｆと第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂとを、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から示す模式図である。図８および図９に示す例では、第１電位センサ４６０Ａは、パドル４１６に取り付けられている。限定するものではないが、図１１に示す例では、基板Ｗｆの被めっき面の近傍に、２つのパドル４１６が配置され、２つのパドル４１６のそれぞれに２つずつ第１電位センサ４６０Ａが取り付けられている。図８および図９に示す例では、パドル４１６が基板Ｗｆの表面と平行に往復運動することで、めっき液が攪拌されると共に第１電位センサ４６０Ａによる検出位置が変更される。なお、こうした例に限定されず、第１電位センサ４６０Ａは、内槽４１２Ａに取り付けられてもよいし、パドル４１６とは別の図示しないセンサ支持体４６８に支持されてもよい。また、第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂとしては、第１実施形態の第１～第３電位センサ４６０，４６２ａ，４６２ｂと同様のセンサを採用することができる。第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂによる検出信号は、制御モジュール８００Ａに入力される。

こうした第２実施形態におけるめっきモジュール４００Ａでは、第１実施形態のめっきモジュール４００と同様に、めっき処理中に第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂによるリアルタイムの検出を行うことができる。そして、制御モジュール８００Ａは、第１実施形態体で説明したのと同様に第１電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂによる検出値に基づいてめっき膜の膜厚を測定する。これにより、めっき処理におい・BR>ト基板Ｗｆの被めっき面に形成されるめっき膜の膜厚変化をリアルタイムに測定することができる。また、制御モジュール８００Ａは、めっき膜の膜厚に基づいて、第１実施形態で説明したのと同様に、めっき条件を調整することもできる。

＜変形例＞
図１０は、変形例における、めっき槽内での基板Ｗｆと第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂとを示す模式図である。図１０に示す例では、４つの第１電位センサ４６０Ａが、被めっき面の４隅に近い位置に設けられており、図示しない駆動機構によって、４隅から内側に向かって移動できるように構成されている。特に角形基板では、基板Ｗｆの角部付近の膜厚分布が面内均一性に大きな影響を及ぼす傾向があるため、こうした第１電位センサ４６０Ａの配置によって、基板Ｗｆにおける好適な位置の膜厚を測定することができる。なお、図１０に示す例では、４つの第１電位センサ４６０Ａが設けられているが、１～３つ、又は５つ以上の第１電位センサ４６０Ａが設けられてもよい。また、第１電位センサ４６０Ａは、互いに同期して対称に移動するように構成されてもよい。

図１１は、別の変形例における、めっき槽内での基板Ｗｆと第１～第３電位センサ４６０Ａ，４６２Ａａ，４６２Ａｂとを示す模式図である。図１１に示す例では、２つの第１電位センサ４６０Ａが、被めっき面の長辺に近い位置に設けられており、図示しない駆動機構によって、長辺に移動できるように構成されている。特に角形基板では、基板Ｗｆの縁部付近の膜厚分布が面内均一性に大きな影響を及ぼす傾向があるため、こうした第１電位センサ４６０Ａの配置によって、基板Ｗｆにおける好適な位置の膜厚を測定することができる。なお、図１１に示す例では、２つの第１電位センサ４６０Ａが設けられているが、１つ、又は３つ以上の第１電位センサ４６０Ａが設けられてもよい。また、第１電位センサ４６０Ａは、互いに同期して対称に移動するように構成されてもよい。

本発明は、以下の形態としても記載することができる。
［形態１］形態１によれば、めっき装置が提案され、前記めっき装置は、めっき槽と、基板を保持するための基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された基板と対向するように前記めっき槽内に配置されたアノードと、前記基板の被めっき面に形成されるめっき膜に関するパラメータを検出するためのセンサを有し、めっき処理中に前記センサの検出値に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する膜厚測定モジュールと、を備え、前記複数のセンサは、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域内の第１位置に配置された第１電位センサと、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第２位置に配置された第２電位センサと、前記第２位置と異なる位置であって前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第３位置に配置された第３電位センサと、を含み、前記膜厚測定モジュールは、前記第１位置と前記第２位置との電位差である第１電位差と、前記第２位置と前記第３位置との電位差である第２電位差とを測定し、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する。
形態１によれば、めっき処理中にめっき膜の膜厚を測定することができる。これにより、基板に形成されるめっき膜の均一性の向上を図ることができる。

［形態２］形態２によれば、形態１において、前記膜厚測定モジュールは、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいてめっき処理中の前記基板内でのめっき電流の分布を推定するように構成される。

［形態３］形態３によれば、形態２において、前記膜厚測定モジュールは、推定した前記基板内でのめっき電流の分布に基づいて、前記基板内での前記めっき膜の膜厚分布を推定するように構成される。

［形態４］形態４によれば、形態１から３において、前記アノードと前記基板との間に配置された抵抗体を備え、前記第１電位センサは、前記抵抗体と前記基板ホルダに保持された基板との間に配置される。

［形態５］形態５によれば、形態１から４において、めっき処理中に、前記膜厚測定モジュールによって測定される前記めっき膜の膜厚に基づいて、めっき条件を調整するめっき条件調整モジュールを更に備える。
形態５によれば、基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。

［形態６］形態６によれば、形態５において、前記基板の前記被めっき面と前記アノードとの間に介在する遮蔽位置と、前記基板の前記被めっき面と前記アノードとの間から退避した退避位置と、に移動可能な遮蔽体を更に備え、前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記遮蔽体の位置を調整する。
形態６によれば、遮蔽体を用いて、基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。

［形態７］形態７によれば、形態５または６において、前記アノードと前記基板との間に配置された抵抗体と、前記基板と前記抵抗体との距離を変更可能な駆動機構とを備え、前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記基板と前記抵抗体との距離を変更する。
形態７によれば、基板と抵抗体との距離を調整して、基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。

［形態８］形態８によれば、形態５から７において、前記アノードの上方に設けられ、開口寸法を変更可能なアノードマスクを更に備え、前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記アノードマスクの前記開口寸法を変更する。
形態８によれば、アノードマスクの開口寸法を調整して、基板に形成されるめっき膜の均一性を向上させることができる。

［形態９］形態９によれば、形態１から８において、前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備え、前記膜厚測定モジュールは、前記回転機構による前記基板の回転を伴って、前記めっき膜の膜厚を測定するように構成される。
形態９によれば、基板を回転させてセンサによる基板の検出位置を変更することができ、めっき処理中に基板に形成されるめっき膜をより好適に検出することができる。

［形態１０］形態１０によれば、形態１から９において、前記センサは、前記基板の外周部から内周部にわたって複数設けられている。
形態１０によれば、基板の複数の位置のめっき膜の膜厚を測定することができる。

［形態１１］形態１１によれば、形態１から９において、前記センサは、前記基板の外縁に沿って複数設けられている。
形態１１によれば、基板の複数の位置のめっき膜の膜厚を測定することができる。

［形態１２］形態１２によれば、形態１から９において、前記膜厚測定モジュールは、めっき処理中に、前記センサを前記基板の板面に沿って移動させるように構成される。
形態１２によれば、基板の複数の位置のめっき膜の膜厚を測定することができる。

［形態１３］形態１３によれば、形態１から１２において、前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、前記被めっき面を下方に向けた状態で前記基板を保持するように構成される。

［形態１４］形態１４によれば、形態１から１２において、前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、前記被めっき面を側方に向けた状態で前記基板を保持するように構成される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記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、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、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。

４００、４００Ａ…めっきモジュール
４１０、４１０Ａ…めっき槽
４１６…パドル
４２０…メンブレン
４２６…アノードマスク
４３０、４３０Ａ…アノード
４４０、４４０Ａ…基板ホルダ
４４２…昇降機構
４４８…回転機構
４５０…抵抗体
４５２…駆動機構
４５４…調整板
４６０、４６０Ａ…第１電位センサ
４６２ａ、４６２Ａａ…第２電位センサ
４６２ｂ、４６２Ａｂ…第３電位センサ
４７０…遮蔽体
８００、８００Ａ…制御モジュール
１０００…めっき装置
Ｗｆ…基板
Ｗｆ－ａ…被めっき面

Claims (14)

1. めっき槽と、
   基板を保持するための基板ホルダと、
   前記基板ホルダに保持された基板と対向するように前記めっき槽内に配置されたアノードと、
   前記基板の被めっき面に形成されるめっき膜に関するパラメータを検出するためのセンサを有し、めっき処理中に前記センサの検出値に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する膜厚測定モジュールと、
   を備え、
   前記複数のセンサは、
   前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域内の第１位置に配置された第１電位センサと、
   前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第２位置に配置された第２電位センサと、
   前記第２位置と異なる位置であって前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域外の第３位置に配置された第３電位センサと、を含み、
   前記膜厚測定モジュールは、前記第１位置と前記第２位置との電位差である第１電位差と、前記第２位置と前記第３位置との電位差である第２電位差とを測定し、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいて前記めっき膜の膜厚を測定する、
   めっき装置。
2. 前記膜厚測定モジュールは、前記第１電位差と前記第２電位差との差に基づいてめっき処理中の前記基板内でのめっき電流の分布を推定するように構成される、請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記膜厚測定モジュールは、推定した前記基板内でのめっき電流の分布に基づいて、前記基板内での前記めっき膜の膜厚分布を推定するように構成される、請求項２に記載のめっき装置。
4. 前記アノードと前記基板との間に配置された抵抗体を備え、
   前記第１電位センサは、前記抵抗体と前記基板ホルダに保持された基板との間に配置される、
   請求項１から３の何れか１項に記載のめっき装置。
5. めっき処理中に、前記膜厚測定モジュールによって測定される前記めっき膜の膜厚に基づいて、めっき条件を調整するめっき条件調整モジュールを更に備える、請求項１から４の何れか１項に記載のめっき装置。
6. 前記基板の前記被めっき面と前記アノードとの間に介在する遮蔽位置と、前記基板の前記被めっき面と前記アノードとの間から退避した退避位置と、に移動可能な遮蔽体を更に備え、
   前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記遮蔽体の位置を調整する、
   請求項５に記載のめっき装置。
7. 前記アノードと前記基板との間に配置された抵抗体と、
   前記基板と前記抵抗体との距離を変更可能な駆動機構と、を備え、
   前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記基板と前記抵抗体との距離を変更する、
   請求項５または６に記載のめっき装置。
8. 前記アノードの上方に設けられ、開口寸法を変更可能なアノードマスクを更に備え、
   前記めっき条件調整モジュールは、前記めっき条件の調整として、前記アノードマスクの前記開口寸法を変更する、
   請求項５から７の何れか１項に記載のめっき装置。
9. 前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備え、
   前記膜厚測定モジュールは、前記回転機構による前記基板の回転を伴って、前記めっき膜の膜厚を測定するように構成される、
   請求項１から９の何れか１項に記載のめっき装置。
10. 前記第１電位センサは、前記基板の外周部から内周部にわたって複数設けられている、請求項１から９の何れか１項に記載のめっき装置。
11. 前記第１電位センサは、前記基板の外縁に沿って複数設けられている、請求項１から９の何れか１項に記載のめっき装置。
12. 前記膜厚測定モジュールは、めっき処理中に、前記第１電位センサを前記基板の板面に沿って移動させるように構成される、請求項１から９の何れか１項に記載のめっき装置。
13. 前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、前記被めっき面を下方に向けた状態で前記基板を保持するように構成される、請求項１から１２の何れか１項に記載のめっき装置。
14. 前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、前記被めっき面を側方に向けた状態で前記基板を保持するように構成される、請求項１から１２の何れか１項に記載のめっき装置。
    
    
    

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