JP2598877B2 - マルチ・コンパートメント電気メッキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気メッキのために設計
された装置に関し、特に、複数のウェハーを同時に電気
メッキするため、各コンパートメントごとに１つのカソ
ード−パドル−アノード・アセンブリを有するマルチ・
コンパートメント電気メッキ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気メッキ装置および電気メッキ処理の
改良のため、種々の課題に関してそれを達成すべく努力
がなされてきた。１つの課題は、効率を犠牲にすること
なく出力を増加させることであり、そしておそらく装置
の効率を高めることである。他の課題は、ウェハー間、
および電気メッキ・コンパートメント間におけるメッキ
の厚さおよび組成の均一性を高めることである。さらに
他の課題は、電気メッキ処理に人が関与することにより
生じるであろう問題を（排除できない場合）最小化する
ことである。

【０００３】例えば、人間が電気メッキ処理に関与する
こと（例えば、各メッキ・サイクル後の電極およびパド
ルのアセンブリ、分解、あるいはウェハーを含む部品グ
ループをセル内に浸したり、あるいはセルから取り出し
たりすること）によって種々の変動が生じる。これらの
変動、特に浸し／取り出し、および浸しからメッキ開始
までのドウェル・タイムにおけるスピードの変動が、堆
積厚および堆積組成の均一性に影響を与える。

【０００４】このような課題に取り組んだ１つの装置が
米国特許第３，６５２，４４２号明細書に開示されてい
る。その電気メッキ・セルは、単一のコンパートメント
と、ディスクリートのアノード／カソード／パドル部品
と、パドルの駆動手段としての回転運動−直線運動変換
装置とを備えている。この装置には次のような欠点があ
る。第１に、この装置では一度に１つのウェハーの電気
メッキしかできない。第２に、カソード・ホルダーが壁
から壁へと伸びているが、ウェハー上の電流変動を調整
する電流ディフレクタは設けられておらず、ウェハーお
よびカソード・ホルダーには１つの電源から電力が供給
されている。第３に、部品がディスクリートであるた
め、各メッキ・サイクルごとにセットアップ、配置、な
らびに接続を行なう必要があり、その結果、位置合わせ
の不正、機械的な干渉、そして回路の非接続が生じる可
能性がある。

【０００５】ＩＢＭ技術開示ブルテン（ＴＤＢ）（第２
３巻、２０１（１９８０）、Ｌ．Ｂｅｒｇｅｒ、Ｒ．Ｂ
ｏｃｋｅｌ、Ｒ．Ｋｒｏｎｅｍａｎｎ、Ｄ．Ｍｅｙｅ
ｒ）には上記特許の改良に関して記述されている。すな
わち、電流ディフレクタの使用、およびいかに複数のウ
ェハーを１つのコンパートメント内で一度に電気メッキ
するかについて開示されている。しかしながら、この装
置では各ウェハーごとに４つの電流ディフレクタを使用
しており（従って、６つの４７ｍｍ×４７ｍｍのウェハ
ーをメッキする）、６つの小さいウェハーをメッキする
のに各コンパートメントごとに３０台の電源が必要であ
る（６つのウェハーに対して６台の電源。さらに電流デ
ィフレクタのためにウェハーごとに４台。）。組成およ
び厚みの変動を最小にするためには、各ディフレクタお
よび各ウェハーに供給する電流を正しく設定する必要が
あるが、実験的試験ではそのために１週間以上を要して
いる。時間のかかるこのような努力にもかかわらず、い
ぜんとして大きい不均一性が残っている。

【０００６】米国特許第４，１０２，７５６号明細書に
は電気メッキのための方法および装置が開示されてい
る。この特許では、組成、パーマロイ・メッキ槽、ｐＨ
および鉄の測定と調整、槽のろ過、ならびにメッキ溶液
がメッキ・セルに入り、また出る位置に焦点をあててい
る。この特許では、図２，３のように、１つのカソード
・ホルダーに対して多数のウェハーを用いるという概念
が示されているが、電流ディフレクタの使用については
記述されておらず、また各ウェハーごとに分離した対称
なコンパートメントおよび分離したパドルは用いていな
い。

【０００７】米国特許第５，０７８，８５２号明細書に
は、メッキ対象の表面に対して共平面となっているリン
グ状補助電極を備えたメッキ・ラックについて開示され
ている。しかし、この特許では、対称なコンパートメン
トを形成する絶縁側壁の構成（形状）については開示さ
れていない。さらに、対称に対向するアノード、対象が
占有しないラック表面の部分全体を占有する補助電極、
対象ならびに補助電極に供給される個々の電流、あるい
は攪拌パドルについては開示されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するために、電気メッキした材料が厚さお
よび組成の点でほぼ均一となるように、２つ以上の対象
に同時に電気メッキするためのマルチ・コンパートメン
ト電気メッキ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】装置は電気メッキ溶液の
槽と、分離した少なくとも２つのコンパートメントを有
する単一のマルチ・コンパートメント・タンクを含んで
いる。各コンパートメントには電気メッキ溶液が入って
おり、そしてカソード−パドル−アノード（ＣＰＡ）ア
センブリを収容している。各ＣＰＡアセンブリはアノー
ド、カソード構造体、ならびにパドルを含んでいる。カ
ソード構造体は１つの対象物を保持するようになってお
り、また単一の補助電極を備え、前記コンパートメント
の床の、前記対象物によって被われない部分はすべてこ
の補助電極によって被われる。また、すべてのパドルを
駆動するためのパドル駆動機構を備えている。

【００１０】

【実施例】マルチ・コンパートメント電気メッキ装置 Ａ．概要 次に本発明の実施例について図面を参照して詳しく説明
する。図１はマルチ・コンパートメント電気メッキ装置
１０の斜視図である。装置１０は、大きい磁石１８の磁
極間に配置したマルチ・コンパートメント・タンク１２
を含んでいる。タンク１２と磁石１８とは、対象（例え
ば、典型的な円形ウェハー６０ｂ）の電気メッキすべき
一方の平坦平面が、磁石１８が発生する磁束の最大磁界
の位置にくるように、相対的に配置する。

【００１１】タンク１２および磁石１８上には、持ち上
げた状態の２つのカソード−パドル−アノード（ＣＰ
Ａ）アセンブリ２０ａ，２０ｂおよびカバー・アセンブ
リ２８が示されている。各ＣＰＡアセンブリ２０ａ，２
０ｂはそれぞれ、カソード構造体２２ａ，２２ｂ、アノ
ード２４ａ，２４ｂ、ならびにパドル２６ａ，２６ｂを
含んでいる。

【００１２】各カソード構造体２２ａ，２２ｂおよびア
ノード２４ａ，２４ｂは、それらの各コンパートメント
１４ａ，１４ｂの内壁にほぼフィットするように正確に
作られている。これによって、アノード２４ａからカソ
ード構造体２２ａへの極めて一様な電流経路が得られ、
その結果、メッキ厚および組成の均一性が向上する。

【００１３】均一性の向上に加えて、電極の正確な設計
によって、従来の装置にくらべて電極の高い交換性が実
現できる。従来の装置では、電極の組み合せが極めて重
要であり、そのため特定の電極の組み合せで使用する必
要があった。

【００１４】４ａ、およびパドル２６ａが互いに固定さ
れるように設計されている。言い替えると、各ＣＰＡア
センブリ２０ａ，２０ｂの部品は、それらがタンク１２
に対して出入りするとき、同一の位置関係を維持する。
これにより再現性が向上する。

【００１５】各ＣＰＡアセンブリ２０ａが固定的である
ことにより、干渉あるいは位置合わせの不正の可能性を
最小にできる（それらが無くならない場合には）。ま
た、オペレータの関与は、カソードに対するウェハーの
出し入れのみとなり、人が関与することに伴う問題（例
えば、変動）が生じる可能性も最小となる。ＣＰＡアセ
ンブリのさらなる長所は、メッキ電流を流す前の段階
で、カソードが腐食性の電解液に浸されている時間が従
来の装置に比べて短く、そしてより正確に制御できると
いうことである。従来の装置では、アノードとカソード
とは個別にロードしていた。

【００１６】図１には、２つのコンパートメント１４
ａ，１４ｂのみが、それらの各ＣＰＡアセンブリ２０
ａ，２０ｂと共に示されているが、コンパートメントを
追加する場合には（図２のエレメント１４ｃ）、ＣＰＡ
アセンブリも追加することになる。

【００１７】ＣＰＡアセンブリ２０ａ，２０ｂの上部に
はカバー・アセンブリ２８が示されている。カバー・ア
センブリ２８は、パドル駆動機構を収容している。パド
ル駆動機構は、すべてのコンパートメントのすべてのパ
ドルを駆動するようになっている（詳細は以下に図７を
参照して説明する）。本発明の実施例では、パドル駆動
機構はすべてのパドルを同期して駆動する。

【００１８】同一のパドル駆動機構が、各コンパートメ
ント１４ａ，１４ｂのすべてのパドル２６ａ，２６ｂを
同期して駆動するので、各コンパートメントで電気メッ
キされるウェハー間のメッキ厚および組成の均一性は大
幅に改善される。

【００１９】（詳細は以下に図４〜図６を参照して説明
する）の取り付け部材と、電気的接続部材と、電極配線
とを収容している（図示せず）。

【００２０】カバー２８内の内部固定配線を用いること
でコネクタおよびケーブル配線をなくし、また個々の電
極アセンブリをなくしたことにより、従来の装置に比べ
て装置全体の信頼性および効率が向上する。従来の多く
の装置では、メッキ・オペレータが各サイクルが終了す
るごとにケーブルを接続したり、接続を外したりする必
要があり、そのことが、エラー、回路の未接続、ショー
ト、種々の機械的問題を生じる原因となっていた。

【００２１】Ｂ．詳細な構成 １．マルチ・コンパートメント・タンク 図２に、タンク１２および磁石１８の破断斜視図を示
す。タンク１２は２つの対称な正方形のコンパートメン
ト１４ａ，１４ｂを有している。ただし本発明は２つの
コンパートメントに限定されるものではない。タンク１
２内のコンパートメントの数を増やすには、それを複製
することにより行なう（すなわち、図２の第３のコンパ
ートメント１４ｃのように）。このような構成の４コン
パートメント・タンクを動作させ、図８〜図１０に示す
結果を得た。

【００２２】さらに、タンクごとのコンパートメントの
数を増やす代りに、マルチ・コンパートメント・タンク
１２を、それに関連した補助装置（例えば、磁石１８）
と共に複数設け（すなわち、２つのマルチ・コンパート
メント・タンクを設ければコンパートメントの数は全体
で４つとなる）、１つの電気メッキ装置を構成すること
もできる。このような構成とした場合には、同期性を実
現するためにパドル駆動機構を改良する必要があろう。

【００２３】タンク１２は、各コンパートメント１４
ａ，１４ｂ，１４ｃを形成するため、分割部材３２によ
って分割されている。分割部材３２は調整可能である。
例えば、必要ならコンパートメント１４ａ，１４ｂ間の
分割部材３２は、床部の近くでコンパートメント１４
ａ，１４ｂ間に開口ができるように配置し、溶液がコン
パートメント間を流れるようにすることができる。

【００２４】しかし、上記分割部材の開口あるいは以下
に説明するタンク１２の配管によって、コンパートメン
ト１４ａ，１４ｂ間を溶液が流れることができるように
なっていても、コンパートメント１４ａ内のアノード２
４ａおよびカソード構造体２２ａ間の電気抵抗は、コン
パートメント１４ａ，１４ｂ間の電気抵抗より非常に小
さい。従って、各コンパートメントからの電流の漏れは
ほとんどゼロとなる。

【００２５】図２に関してさらに説明すると、分割部材
３２は、分割部材３２の高さと同じ長さの垂直な溝３４
を有するように形成されている。なお、分割部材３２だ
けでなく、タンク１２の端部壁も溝３４を有している。

【００２６】溝３４は、図１，図２に示すように、各カ
ソード構造体２２ａ，２２ｂの脚部に対してきちんとし
た窪みを与えることにより、カソード構造体２２ａ，２
２ｂをコンパートメント１４ａ，１４ｂに（ピストンの
ように）挿入することを容易にするものである。カソー
ド構造体の脚部が溝３４内に配置されることにより（図
４，５に示すように）、電気メッキを行なうとき、各コ
ンパートメント内の、各カソード構造体２２ａ，２２ｂ
と対応するアノード２４ａ，２４ｂとの間の周辺壁３５
は、凹凸のない平面となる。

【００２７】タンク１２はまた、入力口３６を含んでい
る。これは単一の溶液槽１５（図３参照）から電気メッ
キ溶液を入れるためのものである。マルチ・コンパート
メント・タンク１２（単一の電気メッキ溶液の溶液槽１
５からすべてのコンパートメントに溶液を供給する）を
用いることにより、単一のコンパートメント・装置に比
べて出力を大きくすることができる（すなわち、１日当
たり、スペース当たり、装置コスト当たり、エネルギー
・コスト当たり、製造マンパワー当たりのメッキ部品数
など）。導管３７によって、電気メッキ溶液はセル１２
の端から端まで運ばれる。各コンパートメントの床に配
置された入口３８は導管３７に接続されており、電気メ
ッキ溶液は導管３７を通じて各コンパートメント１４
ａ，１４ｂ内に入る。溶液のプロフィル（すなわち、入
力口３６から入り、導管３７内を移動する溶液の流動
率）は、コンパートメント１４ａ，１４ｂに入る流量が
ほぼ同一となるように設定する。また、溶液が入口３８
を通じてコンパートメント１４ａ，１４ｂに入ることに
よって生じる攪拌は最小限のものとなっている。

【００２９】電気メッキ溶液は出口４０を通じてコンパ
ートメント１４ａ，１４ｂから外に出る。出口４０はコ
ンパートメントの側壁上部に配置されており、導管４１
を通じて出力口４２に接続されている。導管４１は、導
管３７のように、セル１２の長さと同じ長さだけ伸びて
おり、溶液をセル１２の外に排出して、重力によって槽
（図３）に戻す。導管４１は、重力が働くようにするた
め、出力口４２の方向に若干傾斜している。

【００３０】実施例では、入力口３６、入口３８、なら
びに出力口４２は円形であり、出口４０は長円形（スロ
ット状）となっている。しかし、当業者にとって明かな
ように、入力口３６、入口３８、出力口４２、ならびに
出口４０を異なる形としても同様の結果を得ることがで
きる。また、入力口３６は、圧力の低下を最小とするた
め、タンク１２の両端部に設けられており、一方、出力
口４２はタンク１２の一方の端部にのみ設られている。

【００３１】また、実施例では、タンク１２は非導電性
で、耐腐食性の材料によって構成されている。タンク１
２は、溶液を完全に、また容易に排出できるように設計
されており、そして安定で、震動しない基礎の上に取り
付けられている。タンク１２の、コンパートメント１４
ａ，１４ｂを形成する内壁は、カソード構造体の挿入を
助けるため、４％のテーパーを有している。

【００３２】２．磁石 図２にはまた磁石１８が示されている。磁石１８は、電
気メッキ処理の際、点線５２によって示す軸方向の磁界
を発生する。図にはまたヨーク４４が示されており、こ
のヨーク４４内には磁気ブロック４６の２つのアレーが
あり、これらが必要なＮ極およびＳ極を生成する。磁気
ブロック４６は適切に配置され（すなわち、電気メッキ
の対象が、磁束密度の最も高い位置にくるように）、ア
ングル・ブラケット４８によって支持されている。ヨー
ク４４と磁気ブロック４６とはステンレスのキャップ５
０によってカバーされ、保護されている。

【００３３】実施例では、ヨーク４４は軟鉄によって形
成され、磁気ブロック４６はネオジム鉄によって形成さ
れている。磁気ブロック４６はバリウム・フェライトあ
るいはＳｍＣｏによって形成することもできる。さら
に、適切な大きさ、磁界強度、ならびに磁束分布をもっ
た電磁石とすることもできる。

【００３４】磁極先端間の距離に対する軟鉄ヨーク４４
の相対的な深さは、必要な磁束密度が得られるように選
択する。さらに、永久磁石を使用した場合には、それら
を、各磁石モジュールごとに、１つのコンパートメント
の長さのモジュールとすることができる。

【００３５】なお、本発明は磁気ヘッドの製造以外の応
用に用いることができる。その場合、磁石１８は不要で
あろう。

【００３６】３．カソード構造体 図４は、ＣＰＡアセンブリ２０ａで用いるカソード構造
体２２ａを示す斜視図である。カソード構造体２２ａ
は、保持固定具としても機能する電極構造体であり、本
実施例の場合、電気メッキすべき対象物である円形のウ
ェハー６０ａを保持する。

【００３７】この実施例では、ウェハー６０ａはセラミ
ック材料によって作成され、形状は円形となっている
が、対称であればほとんどどのような形状であってもか
まわない（例えば、円形、正方形など）。なお、カソー
ド構造体２２ａは厚いＡｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣセラミック基
板、あるいは薄いＳｉまたはガラスのウェハーを扱える
ようになっており、従ってウェハー６０ａの材料はセラ
ミックに限定されるものではない。カソード構造体２２
ａの上面接触部はＳｉあるいはガラスのために設けられ
ており、背面の電気的接触部はＡｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣセラ
ミックのために設けられている。

【００３８】さらに、本発明は、ＮｉＦｅ，ＣｕＣｏ，
ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＣｕ，ＣｕＮｉＦｅ，Ｃｕ，Ａｕ
や、その他、当業者にとって既知の同様の適当なメッキ
材料を用いて動作するように設計されている。しかし、
合金（例えば、ＮｉＦｅ，ＣｕＣｏ，ＣｕＮｉＦｅな
ど）を用いることが特に効果的である。

【００３９】図４をもう一度参照すると、カソード構造
体２２ａはベース６２と４つの脚６４を含んでいる。カ
ソード構造体２２ａはコンパートメント分割部材３２の
溝３４にきっちりとフィットするので、カソード脚６４
の内側面は、電気メッキ処理の際、コンパートメント壁
の一部となる。その結果、上述のように壁部は凹凸のな
い平面となる。

【００４０】カソード構造体２２ａのメッキ面は対称形
であり、コンパートメント内にほぼフィットするように
壁から壁へと伸展している。また、この実施例では、カ
ソード脚６４の下部５０ｍｍは、４％のテーパーを有
し、カソードのコンパートメント・タンク内への位置合
わせを助けるようになっている。

【００４１】このようなカソード構造体とコンパートメ
ントとの関係（すなわち、カソード脚６４が分割部材の
溝３４にきっちりとフィットし、かつ同一面となってい
ること、および壁から壁へと伸展していること）によ
り、従来の装置構成の場合に比べて、メッキ・フィルム
の均一性において改善が得られる。この改善には、メッ
キ厚の制御性および予測可能性の向上、個々のウェハ
ー、およびウェハー間におけるメッキ厚の均一性の増
大、そしてメッキ合金フィルムの基本的な組成制御の実
現が含まれる。

【００４２】図４を再び参照すると、ウェハー６０ａ
は、カソード・ベース６２のスロットにスライド・イン
するトレー６６に配置されている。トレー６６がベース
６２の中に入れられ、レバー６８がひねられると、トレ
ー６６およびウェハー６０ａは上方に移動する。その結
果、ウェハーは電気的接触部７０と確実に接触した状態
となる。この状態で、ウェハー６０ａは、カソード・ベ
ース６２の上部に装着された補助電極７２と同一面とな
っている。

【００４３】補助電極７２はほぼ壁から壁へと伸展して
おり、ウェハー６０ａによってカバーされたセクション
および補助電極７２の周囲の狭い隙間を除いて、コンパ
ートメントの床全体を被っている。補助電極７２の周囲
に上記狭い隙間があることによって、溶液がコンパート
メントの床から上昇し、コンパートメント１４ａを満た
すことが可能となる。また、補助電極７２の周辺部に貫
通穴７３を設けることによって、電気メッキ溶液が上昇
してコンパートメント１４ａを満たすようにするための
さらなる手段とすることができる。

【００４４】取り外し可能な薄いカバー（図示せず）を
補助電極７２に対して用いることもできる。このシート
は、補助電極７２の上部に配置するものであり、厚さ
０．１２７〜０．２５４ｍｍであって、数回のメッキの
後の、けずれやエッチングの問題を低減する際の接触を
改善するものである。

【００４５】図５に、レバー６８に連動する、ウェハー
のローディングおよび駆動のための機構を示す。レバー
６８が右に移動されると、水平なディスク５７は、３つ
の螺旋スロット５８が３つの固定シャフト５９上に乗っ
ているため、トレー６６およびウェハー６０ａと共に上
方に移動する。この実施例では、スロット５８の間隔は
１２０°である。そして、レバー６８が左に移動される
と、動作は逆になり、螺旋スロット５８はシャフト５９
上を下って、ディスク５７は下降する。なお、レバー６
８は、カソード・ベース６２に切削形成された螺旋ラン
プ（図示せず）上にも乗っており、それに沿って移動す
る。この螺旋ランプによってレバー６８は支持され、螺
旋ランプの移動終端部には窪みがあり、それによってレ
バー６８とディスク５７は所定の位置に保持される。

【００４６】図４を再び参照すると、外部の電源（図示
せず）から内部のカソード配線７４を通じて電気的接触
部７０および補助電極７２にそれぞれ電流が供給され
る。配線７４は、点線で示すように、カソード・ベース
６２およびカソード脚６４の内部にある。ベース６２の
内部およびベース／脚６２／６４のインターフェースに
おける内部カソード配線７４は、メッキ電解液（図示せ
ず）の進入を防ぐため被覆されている。

【００４７】カソード配線７４は、カソード脚６４の端
部付近に位置する、オスの電気的コネクタ７６に接続さ
れている。この実施例では、カソード配線７４は４つの
カソード脚６４のうちの２つだけにのみ収容されてい
る。オスの電気的コネクタ７６は、カバーの内側にある
接触ブロック８２内のメスのコネクタ（図示せず）に係
合する。接触ブロック８２はカソード構造体２２ａの一
部とは考えないが、この具体的なインターフェースにお
ける電流伝達手段を説明するために示した。

【００４８】接触ブロック８２は、カバー２８内の配線
８４および他のケーブル（図示せず）を通じて外部電源
（図示せず）に接続されている。カソード構造体２２ａ
は、カソード脚６４の上部のネジ切りスタッド８０上の
つまみナット７８により、カバー２８に固定される。

【００４９】４．アノード 図６は、カバーのベース１２０に接続された１つのアノ
ード２４ａを示す正射影図である。アノード２４ａには
アノード板１００、その付属部品、ならびに導電装置が
含まれている。アノード板１００は、各コンパートメン
ト壁内にほぼフィットするが、アノード板１００とコン
パートメント壁との間には、薄いパドル脚（図７には示
さず）のための充分な隙間が得られるように設計されて
いる。アノード板１００がコンパートメント壁内にほぼ
フィットするため、アノード板はコンパートメントのカ
バーとなり、蒸発と飛びはねが最小限に抑えられる。

【００５０】本発明の実施例では、アノード板１００は
純粋ニッケルなどの極めて純粋は金属によって作成され
ている。さらに、アノード板１００には、マトリクス状
に小さい穴１０１が開けられ、電気メッキ溶液がそれら
を通じて流れるようにし、そしてガス（例えば、空気や
Ｈ２）が滞留することを防止している。その結果、溶液
を満たしたコンパートメントに対する出し入れを効率的
に行なえる。

【００５１】アノード板１００は下部取り付けブラケッ
ト１０４および下部導体１０６に接続されている。下部
ブラケット１０４および下部導体１０６は上部ブラケッ
ト１０８および上部導体１１０に、つまみナット１１２
およびネジつきスタッド１１４によって機械的に接続さ
れている。下部および上部導体１０６，１１０はオスの
電気的コネクタ１１６によって電気的に接続されてい
る。

【００５２】カソード構造体２２ａに電力を供給する外
部電源によって、アノード板１００にも必要な電流が、
カバー・アセンブリ２８に収容されたアノード配線１２
１を通じて供給される。本発明のこの実施例では、上部
導体１１０は、Ｏ−リング１２２および誘電体ディスク
１２４によってカバー・ベース１２０より電気的に絶縁
されている。

【００５３】５．パドル 図７はタンク１２の斜視図であり、特にパドル２６ａ，
２６ｂおよびカバー・アセンブリ２８内に収容されたパ
ドル駆動機構１３０を強調して示している。

【００５４】各パドル２６ａ，２６ｂは２つの垂直脚１
３２および２つの三角形の水平なパドル・ブレード１３
４を備えている。パドル脚１３２は非常に薄く、そして
コンパートメント壁に非常に近接しており、従ってそれ
らがコンパートメント内の液体の攪拌に影響を与えるこ
とはない。ブレード１３４の形は、半筒形とすることも
できる（実験では、ブレードがいずれの形であっても、
攪拌の点で差はなかった）。しかし、形は別にして、パ
ドル１３４間の距離（すなわち、水平平行面間の距離）
は、アノード２４ａからカソード構造体２２ａまでの距
離の１／４〜１／２とする。本実施例では、この距離は
約１／３である。

【００５５】各パドル脚１３２はその上端において、平
行ロッド１３８に沿って移動する平行スライド・ブロッ
ク１３６に固定されている。本発明の重要な特徴は、パ
ドル２６ａがしっかりと吊り下げられているということ
であるから、パドル２６ａを吊り下げるための手段とし
て、硬いレールとそれに乗せたベアリングを用いてもよ
い。

【００５６】スライド・ブロック１３６、従ってパドル
２６ａ，２６ｂは、カバー・ベース１２０に固定された
プラテン１４２を移動させるリニア・モータ１４０によ
って駆動される。スライド・ブロック１３６はリンク板
１４４によってリニア・モータ１４０に接続されてい
る。リニア・モータ１４０が動作しているとき、それ
は、他のパドル駆動機構と共に、パドル２６ａ，２６ｂ
をコンパートメント１４ａの長さの範囲で前後に走査さ
せ、アノード２４ａとカソード構造体２２ａとの間で電
気メッキ溶液に攪拌による乱れを生じさせる。

【００５７】本発明の実施例では、リニア・モータ１４
０によるパドル２６ａ，２６ｂのスピード・プロファイ
ルはプログラムすることができる。また、すべてのパド
ル２６ａ，２６ｂは、単一のリニア・モータ１４０によ
って駆動される同一のスライド・ブロック１３６に接続
されているので、すべてのパドルの動きは互いに同期し
ている。パドルの動きが同期していることにより、コン
パートメント１４ａ，１４ｂ内の攪拌はほぼ同一である
という重要な結果が得られる。このことは、メッキ厚お
よび組成における均一性の改善に貢献するもう一つの要
因となっている。

【００５８】パドルの動きの望ましい結果は、すべての
コンパートメントにおいて攪拌がほぼ同じであるという
ことであるから、結果としてのパドルの動きがほぼ同期
している限り、１つ以上のリニア・モータを用いた駆動
機構を用いることも可能である。

【００５９】なお、１つのリニア・モータ１４０を用い
た場合には、単純性、パッケージング、スペース、なら
びに重量の点で従来の装置に比べ改善される。従来の装
置では、回転運動を直線運動に変換するため、回転モー
タで駆動するスライド・クランク機構あるいはリード・
スクリュー装置を用いている。上記モータはカバー・ア
センブリ２８内に収容される。セルはカバー・アセンブ
リ２８によって被われ、化学的な汚染や微粒子による汚
染を防止してタンク内部の環境が維持される。

【００６０】Ｃ．動作および使用 マルチ・コンパートメント電気メッキ装置１０の動作に
ついて、図１，図２，図３，図４，図５，図７を参照し
て説明する。動作の説明を明確にするため、説明はコン
パートメント１４ａとそれに関連するＣＰＡアセンブリ
２０ａ、カバー・アセンブリ２８、ならびにウェハー６
０ａについてのみ行なう。コンパートメント１４ａに関
する動作および使用の説明は、各コンパートメントと関
連するＣＰＡアセンブリは同一であるから、マルチ・コ
ンパートメント・タンク１２内の他のすべてのコンパー
トメントについて有効である。

【００６１】動作時、ＣＰＡアセンブリ２０ａがタンク
１２上に吊上げられている状態で、ウェハー６０ａを対
応するトレー６６上に装填する。本発明のこの実施例で
は、ＣＰＡアセンブリ２０ａをカバー２８と共に吊上げ
る動作は、必要に応じてアセンブリを上げ下げするよう
プログラムできる自動クレーン（図示せず）によって行
なう。

【００６２】トレー６６は、ウェハーを装填した後、対
応するカソード・ベース６２内にスライド挿入する。ベ
ース６２上に位置するレバー６８を動かすと、トレー６
６おされる。

【００６３】ウェハー６０ａを所定の位置に設定する
と、ＣＰＡアセンブリ２０ａを対応するコンパートメン
ト１４ａ内に下降させる前に、コンピュータが制御する
カソード試験アルゴリズムを実行し、すべての電気的接
続が、未接続やショートがなく行なわれていることを確
認する。また、ＣＰＡアセンブリを下降させるのに先立
って、コンパートメント１４ａは電気メッキ溶液（図示
せず）で満たされていなければならない。

【００６４】なお、コンパートメント１４ａには常に電
気メッキ溶液が入っている。単一の槽１５より溶液が入
力口３６に常時、供給されている。入力口３６は、導管
３７によって、各コンパートメント１４ａの床上に配置
された入口３８に導かれている。溶液は入口３８よりコ
ンパートメント１４ａ内に入り、コンパートメント１４
ａに常に新鮮な溶液を供給する。溶液は、コンパートメ
ント１４ａの上部付近の出口４０に到達すると、そこか
ら溢れて導管４１内に入り、その後、重力によって出力
口４２に運ばれ、最終的に槽１５に運ばれる。さらに、
各コンパートメントを循環しているときの溶液の体積流
量は同一であり、比較的小さいので、パドルによって生
じる対流パターンが上記循環の影響を受けることはな
い。

【００６５】コンパートメント１４ａに電気メッキ溶液
が入っている状態で、ＣＰＡアセンブリ２０ａを対応す
るコンパートメント１４ａ内に下ろす。特に、カソード
構造体２２ａの脚６４は分割部材３２の溝３４にきっち
りと填った状態で滑り下りる。ＣＰＡアセンブリ２０ａ
が下降すると、電気メッキ溶液（すでにコンパートメン
トに入っている）はアノード板１００の小さい穴を通じ
て流れるため、ＣＰＡアセンブリを効率良くコンパート
メント内に入れることができる（取り出す場合も同
様）。ＣＰＡアセンブリ２０ａを所定の位置に配置する
と、コンパートメントの壁は、少なくともカソード構造
体２２ａからアノード２４ａの間では、凹凸がなく、平
坦な状態となる。

【００６６】このとき、外部電源（図示せず）からカソ
ード構造体２２ａ、アノード２４ａ、ならびに補助電極
７２に電流を供給し、電気メッキ処理を開始する。補助
電極７２に供給する電流を調整することによってウェハ
ー６０ａのバラツキを補正することができる。

【００６７】電流を供給すると、パドル駆動機構に接続
されたリニア・モータ１４０も駆動することになる。リ
ニア・モータ１４０はプラテン１４２を移動させ、プラ
テンは平行ロッド１３８に沿ってスライド・ブロック１
３６を移動させる。その結果、パドル２６ａは、アノー
ド２４ａとカソード構造体２２ａの間でウェハー６０ａ
上を前後に移動する。この動作は所定の期間継続させる
ことによって、ウェハー６０ａ上に堆積するフィルムの
厚みおよび組成において必要な均一性を得ることができ
る。

【００６８】最後に、電極への電流供給を止め、リニア
・モータ１４０を停止させ、そしてＣＰＡアセンブリ２
０ａ（カバー・アセンブリ２８を含む）をクレーンによ
って持ち上げ、対応するコンパートメント１４ａより取
り外す。溶液から取り出したＣＰＡアセンブリ２０ａ
は、水を満たした濯ぎタンク（図示せず）内に一度、浸
す。ＣＰＡアセンブリ２０ａを濯いだ後、レバー６８を
ひねり、トレー６６を外して下降させる。そしてトレー
６６をベース６２から滑り出させ、電気メッキしたウェ
ハー６０ａを取り出す。

【００６９】本発明のこの実施例では、ＣＰＡアセンブ
リ２０ａ，２０ｂがカバー・アセンブリ２８によって接
続されている場合を示したが、ある場合には一回に１つ
のＣＰＡアセンブリを取り出す方が望ましいこともある
（すなわち、ＣＰＡアセンブリ２０ｂはそのままで、Ｃ
ＰＡアセンブリ２０ａのみ取り出す）。その場合には、
個別にカバーアセンブリを設け、パドル駆動機構を変更
する必要があるが（すなわち、個々のリニア駆動モータ
をほぼ同期させるため）、そうすることによってＣＰＡ
アセンブリ２０ａ，２０ｂを別々にタンク１２に対して
上げ下げすることが可能となる。

【００７０】また、本発明ではカソード構造体２２ａと
アノード２４ａとは互いに固定されているとしたが、あ
る場合には電極は互いに固定せず、アノード２４ａ，２
４ｂおよびカソード構造体２２ａ，２２ｂを別々に取り
出すことが望ましいこともあろう。

【００７１】Ｄ．性能チャート 図８〜図１０は本発明の電気メッキ装置により達成した
改善を示すものであり、それぞれ一枚のウェハー上、お
よびコンパートメント間におけるメッキ厚ならびに組成
の均一性が改善されることを示している。

【００７２】図８は、本発明にもとづいてメッキした個
々のウェハーにおけるメッキ厚がほぼ均一であることを
示す図である。なお、図８中、“ｘ”は平均厚を表し、
“σ”は標準偏差を表す。

【００７３】図９は、本発明にもとづいてメッキした個
々のウェハーにおけるメッキ組成がほぼ均一であること
を示す図である。なお、図８中、“ｘ”は平均パーセン
ト組成を表し、“σ”は標準偏差を表す。

【００７４】図１０には、同一のＣＰＡアセンブリを用
いた４つの異なるコンパートメントで、並行してメッキ
した４つのウェハーのメッキ厚および組成の表を示す。

【００７５】以上、本発明についてマルチ・コンパート
メント電気メッキ装置を実施例として示し、説明した
が、本発明は決してこの実施例の細部に限定されるもの
ではない。そして、本発明の範囲および本発明の趣旨か
ら逸脱しない範囲で、細部に対して種々の改良を加える
ことは可能である。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、電気メッキした材料が
厚さおよび組成の点でほぼ均一となるように、２つ以上
の対象に同時に電気メッキすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチ・コンパートメント電気メッキ装置を示
す斜視図である。

【図２】図１のマルチ・コンパートメント・タンクおよ
び磁石を示す破断斜視図である。

【図３】電気メッキ溶液槽に接続した図１の電気メッキ
装置の機能ブロック図である。

【図４】図１の装置で用いられるカソード構造体の１つ
を示す斜視図である。

【図５】図４のウェハーをロードし、駆動する機構を示
す透視斜視図である。

【図６】図１の装置で用いられるアノードの１つを示す
正射影図である。

【図７】図１のマルチ・コンパートメント・タンクの、
特にパドルおよびそれらに関連する駆動機構を示す破断
斜視図である。

【図８】本発明によって電気メッキしたパターン化ウェ
ハーにおけるメッキ厚の均一性を示す図である。

【図９】本発明によって電気メッキしたウェハーにおけ
るメッキ組成の均一性を示す図である。

【図１０】本発明により、コンパートメント間における
メッキ厚および組成の均一性が維持されることを示す表
を示す図である。

【符号の説明】

１０ 電気メッキ装置 １２ マルチ・コンパートメント・タンク １４ａ，１４ｂ コンパートメント １８ 磁石 ２０ａ，２０ｂ ＣＡＰアセンブリ ２２ａ，２２ｂ カソード構造体 ２４ａ，２４ｂ アノード ２６ａ，２６ｂ パドル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モリツ・ブランガー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ロ ス アルトスメリット ロード 155 (72)発明者 ロバート・マイケル・ブロウネ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ジョセ カミーノ ヴァード 6262 (72)発明者 ジョン・オウエン・デュコヴィック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 プレ ザントヴィルワシントン アヴェニュー 172 (72)発明者 ベンジャミン・ワイ・ブン・フー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ク パーティノ ペニンスラ ビーエルブイ ディー 10090 (72)発明者 ロバート・ウィリアム・ヒッツフェルド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ジョセ サウスフィールド コート 37 (72)発明者 マッテオ・フロッタ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 マホ パック キャレイ ストリート 44 (72)発明者 ドナルド・ロバート・マクケナ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ジョセ ブリッジポート レイク ウェイ 5890 (72)発明者 ルボマイアー・タラス・ロマンキウ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ブラ イアークリフマノアー ダン レーン ７ (72)発明者 サイード・サハミ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ン ジョセ カギアーノ ドライブ 1064

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの対象物を同時に電気メッ
   キするためのマルチ・コンパートメント電気メッキ装置
   であって、 電気メッキ溶液及びカソード−パドル−アノード（ＣＰ
   Ａ）アセンブリをそれぞれ収容する少なくとも２つの分
   離したコンパートメントを含むコンパートメント・タン
   クを備え、 前記コンパートメントのそれぞれは、床面と、前記床面
   からほぼ垂直に延びる壁面を有しており、 各前記ＣＰＡアセンブリは、 i． アノードと、 ii．前記対象物をメッキ面に保持するカソード構造体
   と、 iii.前記電気メッキ溶液を攪拌する手段と を含み、前記カソード構造体は、前記メッキ面の前記対
   象物で占められていない領域を被う補助電極を備えてお
   り、前記メッキ面は、前記床面をほぼ全て被うことを特
   徴とし、 前記電気メッキ装置は、各前記コンパートメントの前記
   攪拌手段を駆動する手段をさらに有する、電気メッキ装
   置。
2. 【請求項２】各前記コンパートメントの前記壁面は、少
   なくとも前記アノードから前記カソード構造体の間で、
   平坦であり、凹凸がないことを特徴とする請求項１記載
   の装置。
3. 【請求項３】前記補助電極および前記対象物は、２つの
   異なる電源より電流の供給を受けることを特徴とする請
   求項１記載の装置。
4. 【請求項４】前記駆動手段はすべての前記攪拌手段を同
   期して駆動することを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】前記攪拌手段は２つのブレードを有するパ
   ドルであり、前記ブレード間の距離は、前記アノードか
   ら前記カソード構造体までの距離の１／４〜１／２の範
   囲内にあることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】前記電気メッキ溶液の源と、 各前記コンパートメントと前記電気メッキ溶液の源との
   間で前記電気メッキ溶液を循環させる手段と をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の装置。