JP3568455B2 - 基板メッキ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板等(以下、単に基板と称する)に対してメッキ処理を施す基板メッキ装置に係り、特に硫酸銅などの電解液(メッキ液)を基板の処理面に供給した状態で給電して電解メッキ処理を行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の基板メッキ装置として、例えば、図9に示すような構成が挙げられる。なお、以下の説明では、硫酸銅をメッキ液として、配線用の銅をメッキする装置を例にとって説明する。
【0003】
基板Wは、その処理面Wsを下方に向けた状態、いわゆるフェイスダウンで、メッキ液Lを貯留しているメッキ槽101の開口部102に保持されている。開口部102には、基板Wに電気的に接続された陰電極、即ちカソード103が、メッキ槽101の底部には、陽電極、即ちアノード104がそれぞれ配設されているとともに、前記カソード103とアノード104とは電源ユニット105によって接続されている。そして、カソード103とアノード104との間で電流が流れるように給電する給電手段の機能を、電源ユニット105は果たしている。なお、アノード104は(メッキ液Lに対して)不溶性の陽電極で形成されている。
【0004】
また、メッキ槽101の底部には、図示を省略するタンクからメッキ液Lをメッキ槽101に供給して基板Wの処理面Wsに向けて噴出するノズル106が配設されている。一方、メッキ槽101の上部で、かつカソード103より下には、メッキ液Lを排出する排出口107が配設されている。
【0005】
上記構成を有することによって、基板メッキ装置は以下の作用をもたらす。即ち、電源ユニット105がカソード103とアノード104とに給電している状態で、ノズル106からメッキ液Lを噴出させて、基板Wの処理面Wsにメッキ液Lを供給する。メッキ槽101の上部から溢れ出たメッキ液Lは、排出口107から排出される。この過程において、メッキ液Lに触れている基板Wの処理面Wsに銅のメッキ層が形成されるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の基板メッキ装置の場合には、次のような問題がある。
メッキ液Lが硫酸銅(CuSO4 )溶液の場合を例にとって説明すると、アノード104は陽電極なので、硫酸銅溶液中のマイナスイオンであるSO4 2−と硫酸銅溶液中の水(H2 O)とがアノード104側で反応して、”H2 O+SO4 2−→1/2O2 +H2 SO4 +2e− ”となる。従って、酸素ガス(O2 )Gが、図9に示すように、アノード104から発生する。言うまでもなく、酸素ガスGはメッキ液Lより軽いので、図9に示すように、メッキ槽101の底部から上部へと上昇していき、やがては基板Wの処理面Wsに到達する。基板Wに作り込まれたホールやトレンチ等のパターンに酸素ガスGが付着してメッキ不良を引き起こしてしまう。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、酸素ガス等のメッキ液中の泡の発生によるメッキ不良を防止することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を達成するために、次のような構成をとる。
即ち、請求項1に記載の発明は、基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、メッキ液中の泡の通りを阻止して43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体が含浸するように親水性処理が施された多孔性の仕切部材を介在させて、
メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切ることを特徴とする。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、ポリエーテルスルフォンから成りメッキ液中の泡の通りを阻止する多孔性の仕切部材を介在させて、メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切ることを特徴とする。
【0010】
また、請求項3に記載の発明は、基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、メッキ液中の泡の通りを阻止する多孔性の仕切部材を介在させて、
メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切り、
前記アノード室とカソード室とへそれぞれメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記アノード室とカソード室とからそれぞれメッキ液を排出するメッキ液排出手段とを備え、
前記アノード室が、仕切部材の全面に一定間隔で形成され、前記メッキ液供給手段をアノード室の平面視中心部に連通接続することを特徴とする。
【0011】
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の基板メッキ装置において、前記仕切部材は円形で、その周縁と前記メッキ液供給手段とが全周で等距離であることを特徴とする。
【0012】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の基板メッキ装置において、
前記カソード室へは添加剤を含むメッキ液を供給して、前記アノード室へは添加剤を含まないメッキ液を供給することを特徴とする。
【0013】
【作用】
請求項1に記載の発明の作用について説明する。
仕切部材によってメッキ槽をアノード室とカソード室とに仕切っていても、仕切部材は多孔性なので、メッキ液中のイオンまたはメッキ液はアノード室とカソード室との間を往来して、メッキ液に触れている基板の処理面に電解メッキ処理が施されるようになっている。
【0014】
また、仕切部材はメッキ液中の泡の通りを阻止するので、酸素ガス等のメッキ液中の泡が陽電極によってアノード室で発生しても、メッキ液中の泡がカソード室に侵入してくることはない。
【0015】
また、仕切部材が疎水性を有する物質によって形成されている場合、仕切部材にメッキ液が確実に含浸されないときがある。また仕切部材は多孔性なので、空気等の気体が仕切部材内の孔に蓄積される「エアだまり」と呼ばれるものが存在する。この「エアだまり」が仕切部材内の孔に蓄積されたまま、メッキ液が供給されると、図10に示すように、エアだまりAによってメッキ液が含浸されない部分が生じてしまう。従って、電解メッキ処理が施されている状態において、電界分布が不均一になってしまう。詳述すると、図10に示すように、エアだまりAによってメッキ液が含浸されない部分については、メッキ液中のイオンかつメッキ液さえも通しにくく難くするので電界Eは小さくなり、メッキ液が含浸される部分については、メッキ液中のイオンまたはメッキ液を通すので電界Eは大きくなる。電界分布の不均一化によって、陰電極、さらには基板の処理面に付着するメッキ液中の金属イオンが場所によって不均一になり、メッキ処理によって形成される金属層または金属膜も不均一になってしまう。
【0016】
そこで、仕切部材が、43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体が含浸するように親水性処理が施されていることを特徴とする場合は、仕切部材にメッキ液が含浸し、エアだまりによる電界分布の不均一化も生じることもない。これは、硫酸銅メッキ液を例に採って説明すると、硫酸銅メッキ液の表面張力が室温で43×10−3N/m(43dyn:1dyn/cm=10−3N/m)以上であるので、この表面張力の値以上の表面張力を有する液体を含浸するように仕切部材に対して親水性処理が施されていれば、メッキ液は仕切部材の孔を通ることになる。従って、カソード室内の陰電極に電気的に接続された基板の処理面に、酸素ガス等のメッキ液中の泡が到達して付着することなく、基板のメッキ不良が防止されることになる。
【0017】
また、基板の処理面に付着するメッキ液中の金属イオンが不均一化することなく、メッキ処理によって金属層または金属膜も均一に形成される。なお、本明細書中で「仕切部材に対して親水性処理が施される」とは、仕切部材の表面に対して親水性処理が施されることを指すのはもちろんのこと、仕切部材が親水性の物質で構成されていることも指すものとする。
【0018】
請求項2に記載の発明によれば、仕切部材はポリエーテルスルフォンから形成され、そのような仕切部材によってメッキ槽をアノード室とカソード室とに仕切って、電解メッキ処理が施されるようになっている。
【0019】
ここで固体表面が液体で湿潤される能力は、液体の表面張力及び固体の表面自由エネルギーに依存すると考えられている。一般に、液体の表面張力が固体の表面自由エネルギーより小さければ、その表面は、その液体により自然に湿潤される。そして、仕切部材の親水性を、仕切部材上に置かれた液滴が含浸(孔を通る)するか否かで、含浸した液滴の表面張力で表すとしたときに、ポリエーテルスルフォンから形成された仕切部材は、80×10−3N/m以上の表面張力よりも固体の表面自由エネルギーが大きく充分な親水性を備えている。
【0020】
よって、上述のように、仕切部材が親水性を有する部材で形成されている場合は、多孔性の仕切部材にメッキ液が含浸し、エアだまりによる電界分布の不均一化も生じることもない。
【0021】
請求項3に記載の発明によれば、メッキ槽は、アノード室とカソード室とへそれぞれメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、アノード室とカソード室とからそれぞれメッキ液を排出するメッキ液排出手段とを備え、アノード室が、仕切部材の全面に一定間隔で形成されるようになっている。さらに、メッキ液供給手段は、アノード室の平面視中心部に連通接続されて構成されている。
【0022】
そして、メッキ液供給手段はアノード室とカソード室とへそれぞれメッキ液を供給して、それぞれの室でメッキ液歯流動する。その際、アノード室は、仕切部材の全面に一定間隔で形成されているので、例えば、凹凸がある場合に比べメッキ液や泡の滞留がなく、良好に排出される。また、アノード室の中心部からメッキ液が供給されるので、仕切部材の全面にメッキ液が均等に流動していき、例えば、一方側から供給される場合に比べて、メッキ液の流動の際の流速や流量のバラツキが抑えられ、その結果、泡が流速の遅い部位に滞留するようなことがない。即ち、仕切部材の全面に沿ってメッキ液中の泡がメッキ液ごと速やかに排出される。
【0023】
請求項4に記載の発明によれば、仕切部材は円形に形成される。そして、仕切部材の周縁は、メッキ液供給手段から全周において等距離であるので、メッキ液や泡の滞留がより良好に防止され、仕切部材の全面に沿ってメッキ液中の泡がメッキ液ごと速やかに排出される。
【0024】
請求項5に記載の発明によれば、カソード室へは添加剤を含むメッキ液を、アノード室へは添加剤を含まないメッキ液を、それぞれ別系統で供給する。次に添加剤の一使用例について説明する。
【0025】
例えば、メッキ液処理によって金属層または金属膜を形成する際には、添加剤を使用しないと、「ボイド」と呼ばれる空隙が生じてしまう場合がある。即ち、図11の(a)に示すように、2つの絶縁層Iとの間に「コンタクト」と呼ばれる孔(ビアホール)を有しており、メッキ処理によってコンタクトCTごと上記絶縁層の上に金属膜Mを形成する場合、添加剤を使用しないと、メッキ処理後には金属膜Mの間に、図11の(b)に示すようなボイドVが生じてしまう。
【0026】
そこで、上記ボイドを防止したり膜質を向上させるべく高分子界面活性剤と有機硫黄化合物と有機窒素化合物とを混合させた添加剤が通常時には用いられる。しかしながら、ボイドを防止する上記添加剤の場合には、メッキ液処理による金属層または金属膜に取り込まれる分と、陽電極及び陰電極に取り込まれる分と、アノード室で発生した酸素ガスによって酸化分解される分とに添加剤は消費される。特に、添加剤の多くはアノード室で発生した酸素ガスによって酸化分解される。従って、ボイドの防止や膜質の向上を高めるには投入する添加剤は膨大な量となり、添加剤の濃度を制御するシステムや機構が別途必要になってしまう。
【0027】
そこで、カソード室へは添加剤を含むメッキ液を、アノード室へは添加剤を含まないメッキ液を、それぞれ別系統で供給することによって、アノード室で発生する酸素ガスは仕切部材によってカソード室に侵入してこないので、酸素ガスとカソード室内のメッキ液中の添加剤とは反応しない。また、アノード室内には添加剤を含まないので、アノード室内でも酸素ガスと添加剤とは反応しない。従って、酸素ガスによって添加剤が酸化分解される量は低減されて、その結果、投入される添加剤も低減される。
【0028】
以上より、上記添加剤に限らず、一般の添加剤の場合でも、アノード室で発生したメッキ液中の泡が仕切部材によってカソード室に侵入してこないので、アノード室で発生したメッキ液中の泡とカソード室内のメッキ液中の添加剤とは反応しない。従って、メッキ液中の泡によって添加剤が分解される量は低減されて、その結果、投入される添加剤も低減される。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図1はこの発明の実施例に係る基板メッキ装置の概略構成を示すブロック図である。
【0030】
基板Wは、その処理面Wsを下方に向けた状態、いわゆるフェイスダウンで、図1に示すように、メッキ液を貯留しているメッキ槽1の開口部2に保持されている。開口部2には、基板Wに電気的に接続された陰電極、即ちカソード3が、メッキ槽1の底部には、陽電極、即ちアノード4がそれぞれ配設されているとともに、前記カソード3とアノード4とは電源ユニット5によって接続されている。そして、カソード3とアノード4との間で電流が流れるように給電する給電手段の機能を、電源ユニット5は果たしている。なお、アノード4は(メッキ液に対して)不溶性の陽電極で形成されている。
【0031】
次に、本実施例の特徴的な構成部分について説明する。即ち、図1に示すように、本実施例装置は特徴的部分である膜状シート6を備えているとともに、前記膜状シート6の全面はアノード4に対して一定間隔で形成しつつ、メッキ槽1を仕切っている。そして、膜状シート6によってメッキ槽1が仕切られたカソード3及び基板W側はカソード室7となっていて、膜状シート6によってメッキ槽1が仕切られたアノード4側はアノード室8となっている。また、膜状シート6は親水性の物質であるポリエーテルスルフォンで、かつ、0.1μm以上の粒子を通さないように0.1μm未満の孔を多数個有する多孔性の物質で形成されており、メッキ液中のイオンまたはメッキ液を通すようになっている。また膜状シート6の厚みは100〜200μmである。なお、膜状シート6は、本発明における仕切部材に相当する。
【0032】
また、膜状シート6とアノード4とは1mm程度から数mm程度の間隔でもって離れているものとする。本実施例では、膜状シート6の全面においてアノード4と一定間隔で形成され、膜状シート6とアノード4との間隔は好ましくは4mmである。なお、膜状シート6とアノード4との間隔は1mm未満では膜状シート6とアノード4とが接してしまう恐れがある。また、発生する酸素ガスGの泡は直径が数10mm〜1mmの大きさで目で見えるものであり、間隔が1mm未満ではメッキ液の流れる余地がなくなってしまう。逆に5mmを越えると後述するように酸素ガスG等がメッキ液ごと速やかに排出され難くなるので、1mmから5mmぐらいまでの範囲が好ましい。
【0033】
また、メッキ槽1のカソード室7には、図1に示すように、高分子界面活性剤と有機硫黄化合物と有機窒素化合物とを混合させた添加剤を含むメッキ液である硫酸銅溶液L1 が貯留されており、メッキ槽1のアノード室8には、前記添加剤を含まないメッキ液である硫酸銅溶液L2 が貯留されている。本実施例での添加剤は、ボイド発生を防止したり、膜質の向上を高めたりするためのものである。なお、本実施例ではメッキ液として硫酸銅を使用しているが、塩化銅等に例示されるように、メッキ処理を施す液体であれば、特に限定されない。
【0034】
また、メッキ槽1の底部には、図1に示すように、硫酸銅溶液L1 を供給する供給管9と、硫酸銅溶液L2 を供給する供給管10とがそれぞれ配設されているとともに、前記供給管9はカソード室7に、前記供給管10はアノード室8に、それぞれ連通接続されている。なお、供給管9の外側を供給管10が取り囲む二重管の構造になっている。
【0035】
ここで、図2に示すように供給管9は、平面視で円形の膜状シート6の中心部に連通接続し、供給管10も平面視で円形の円筒容器であるメッキ槽1の中心部に、言い換えると、アノード室8の平面視中心部に連通接続している。そして、アノード室8は、この供給管10の連通接続部位から膜状シート6の周縁まで全周で等距離となっている。
【0036】
また、供給管9は硫酸銅溶液L1 を貯留していて随時硫酸銅溶液L1 を供給するカソード用タンク11につながっており、供給管10は硫酸銅溶液L2 を貯留していて随時硫酸銅溶液L2 を供給するアノード用タンク12につながっている。そして、供給管9にはカソード用タンク11側から硫酸銅溶液L1 を噴出させるポンプ13が配設されており、供給管10にはアノード用タンク12側から順に、硫酸銅溶液L2 を噴出させるポンプ14と、後述する酸素ガスGやアノード4で発生した不純物を取り除くフィルタ15とが配設されている。
【0037】
また、カソード用タンク11とアノード用タンク12とは、硫酸銅を補給するために、メッキ槽1に貯留されている硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 よりも高い濃度の硫酸銅溶液を貯留している図示を省略する予備用タンクにつながっており、メッキ処理によって硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 の濃度が低くなると、その都度、予備用タンクから硫酸銅溶液が補給されるようになっている。
【0038】
なお、供給管9、供給管10、カソード用タンク11、アノード用タンク12、ポンプ13、ポンプ14、及びフィルタ15は、本発明におけるメッキ液供給手段に相当して、供給管9とカソード用タンク11とポンプ13とはカソード室7に硫酸銅溶液L1 を供給する機能を果たしており、供給管10とアノード用タンク12とポンプ14とフィルタ15とはアノード室8に硫酸銅溶液L2 を供給する機能を果たしている。
【0039】
また、メッキ槽1の上部には、図1に示すように、硫酸銅溶液L1 を排出する排出管16と、硫酸銅溶液L2 を排出する排出管17とがそれぞれ配設されているとともに、前記排出管16はカソード室7に、前記排出管17はアノード室8に、それぞれ連通接続されている。なお、排出管16、及び排出管17は、本発明におけるメッキ液排出手段に相当して、排出管16はカソード室7から硫酸銅溶液L1 を排出する機能を果たしており、排出管17はアノード室8から硫酸銅溶液L2 を排出する機能を果たしている。
【0040】
そして、各硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 を循環させるように排出管16はカソード用タンク11につながっており、排出管17はアノード用タンク12につながっている。即ち、カソード室7へは添加剤を含む硫酸銅溶液L1 を、アノード室8へは添加剤を含まない硫酸銅溶液L2 を、それぞれ別系統で循環する(供給して排出する)ように本実施例装置は構成されている。
【0041】
続いて、本実施例装置の作用・効果について説明する。電源ユニット5によって陽電極であるアノード4と、陰電極であるカソード3との間で電流が流れるようにメッキ槽1に給電されている状態で、カソード用タンク11から、供給管9を経て、カソード室7には添加剤を含む硫酸銅溶液L1 が供給されており、アノード用タンク12から、供給管10を経て、アノード室8には添加剤を含まない硫酸銅溶液L2 が供給されている。膜状シート6は親水性の物質であるポリエーテルスルフォンで、かつ、0.1μm未満の孔を多数個有する多孔性の物質で形成されているので、硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 、もしくはイオンのみを通すようになっている。従って、膜状シート6によってメッキ槽1をカソード室7とアノード室8とに仕切っていても、この過程において、硫酸銅溶液L1 に接触している基板Wの処理面Wsにメッキ処理が施されるようになっている。
【0042】
また、アノード4は(硫酸銅溶液に対して)不溶性の陽電極で形成されているので、硫酸銅溶液中のマイナスイオンであるSO4 2−と硫酸銅溶液中の水(H2 O)とがアノード4側で反応して、酸素ガスGが発生する。このとき、膜状シート6は0.1μm未満の孔を多数個有する多孔性の物質で形成されているので、アノード室8で発生した酸素ガスGがカソード室7に侵入してくることはない。その結果、基板Wの処理面Wsに、酸素ガスGが到達して付着することなく、酸素ガスGによる基板Wのメッキ不良を防止することができる。
【0043】
また、膜状シート6は親水性の物質であるポリエーテルスルフォンで形成されているので、膜状シート6に硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 が含浸されやすくなり、エアだまりによる電界分布の不均一化も生じることはない。従って、基板Wの処理面Wsに付着する硫酸銅溶液中の銅イオンが不均一化することなく、メッキ処理によって処理面Wsに銅を均一に形成することができる。即ち、80×10−3N/m以上の表面張力よりも大きい固体の表面自由エネルギーを有しているポリエーテルスルフォンにより形成された膜状シート6は、表面張力が室温で43×10−3N/mである硫酸銅溶液L1 、L2 が含浸するのに必要な親水性を有する仕切部材として形成されている。
【0044】
また、膜状シート6の全面においてアノード4と一定間隔で形成しつつ、メッキ槽1を仕切っているので、膜状シート6とアノード4との間に沿って硫酸銅溶液L2 ごと酸素ガスGが速やかに排出される。その際、硫酸銅溶液L2 は、アノード室8の平面視中心部より供給され、膜状シート6の周縁に向かって流れる。この距離が膜状シート6の全周で等距離であるので、酸素ガスGの排出が膜状シート6の全面において偏ることはない。その結果、酸素ガスGの残留を防止することができる。特に、膜状シート6とアノード4との間隔は1mm程度から数mm程度なので、アノード室8を流れるメッキ液が滞留することなく、排出される。
【0045】
排出された酸素ガスGを含む硫酸銅溶液L2 は、排出管17を経て、アノード用タンク12に送り込まれて、再度、供給管10のポンプ14、フィルタ15を経て、アノード室8に供給される。その際に、酸素ガスGを含む硫酸銅溶液L2 はフィルタ15によって酸素ガスGが取り除かれて、硫酸銅溶液L2 のみとなってアノード室8に供給される。
【0046】
また、カソード室7へは添加剤を含む硫酸銅溶液L1 が、アノード室8へは添加剤を含まない硫酸銅溶液L2 が貯留されており、それぞれ別系統で循環しているのと、膜状シート6によって酸素ガスGが遮られるので、酸素ガスGとカソード室7内の硫酸銅溶液L1 中の添加剤とは反応しない。また、アノード室8内には硫酸銅溶液L2 しかないので、アノード室8内でも酸素ガスGと添加剤とは反応しない。従って、本実施例での添加剤の効果であるボイド発生を防止する性能や、膜質の性能を保ったまま、酸素ガスGによる添加剤の酸素分解を低減することができて、投入される添加剤をも低減することができる。さらに、添加剤の投入量の低減に伴って、添加剤の濃度を制御するシステムや機構が不要となる効果もある。
【0047】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【0048】
(1)上述した本実施例装置は、膜状シート6はアノード4に対し一定間隔でもってメッキ槽1を仕切っていたが、膜状シート6がポリエーテルスルフォンで形成されたり、あるいは後述する変形例(2)に示すように43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体(メッキ液)が膜状シート6に含浸するように親水性処理が施されているのならば、以下の様な構成でも構わない。即ち、図3に示すように、メッキ槽1に対して直線状の傾斜を設けることによって、膜状シート6がメッキ槽1を仕切ったり、図4に示すように、メッキ槽1に対して半球円状の傾斜を設けることによって、膜状シート6はメッキ槽1を仕切ったりする変形例(ポンプやタンクは図示省略)が考えられる。
【0049】
図3の構成を有する変形例装置の場合には、水平方向に対してほぼ30°の角度θでもって膜状シート6は傾斜されている。排出管17の方向に従って上向けに膜状シート6は傾斜されているので、アノード室8で発生した酸素ガスGがカソード室7に侵入して基板Wの処理面Wsに到達することなく、上向けに傾斜した膜状シート6に沿って、酸素ガスGは硫酸銅溶液L2 ごと速やかに排出される。
【0050】
同様に、図4の構成を有する変形例装置の場合には、半球円の形状でもって膜状シート6は排出管17の方向に従って上向けに傾斜されているので、アノード室8で発生した酸素ガスGがカソード室7に侵入して基板Wの処理面Wsに到達することなく、半球円の形状でもって傾斜した膜状シート6に沿って、酸素ガスGは硫酸銅溶液L2 ごと速やかに排出される。
【0051】
しかしながら、図3、及び図4のような構成を有する変形例装置の場合には、以下のような問題点がある。即ち、図3の構成を有する変形例装置の場合には、傾斜部分の両端部6aと6bとにおいて角度がついているので、乱流が発生してしまい、その結果、酸素ガスGが6aまたは6b、あるいはアノード室8の角部で滞留してしまう可能性がある。
【0052】
また、図4の構成を有する変形例装置の場合には、膜状シート6は半球円の形状でもって滑らかに傾斜しているので、せっかく膜状シート6で仕切っているのにも関わらず、酸素ガスGがトラップして、そのままカソード室7に侵入してしまう可能性がある。従って、図3、及び図4の変形例装置よりも、図1の構成を有する本実施例装置の方が好ましい。
【0053】
(2)上述した本実施例装置は、膜状シート6は親水性の物質であるポリエーテルスルフォンで形成されているが、ポリエーテルスルフォン以外でも、43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体が膜状シート6に含浸する親水性のある物質であれば、特に限定されない。また、膜状シート6が疎水性の物質、例えば、Perfluoro−alcoxyfluororesins、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン、Polytetrafluoro−ethylene)、PE(ポリエチレン、Polyethylene)等の物質で形成されている場合には、「作用」の欄でも述べたように、エアだまりが生じて、電界分布を不均一にして、さらにはメッキ処理によって形成される金属層または金属膜も不均一になってしまうので、疎水性よりも親水性の方が好ましい。もちろん、疎水性の物質でもエアだまりが生じない場合は、上記物質によって、膜状シート6を構成してもよい。また、疎水性の物質等の親水性でない物質の表面に親水性処理を施したものを膜状シート6として使用してもよい。例えば、PTFEの表面基を光重合により親水基に改質したものでもよい。
【0054】
また、セラミックス等のように多孔性材料は高い親水性を示すが、物理的に焼結するための厚みが必要となる。本実施例での膜状シート6の厚みは、上述したように100〜200μmであり、あまりに厚みがあると、液の圧力分布によって液が流れやすいところと流れにくいところとが生じて、疎水性の物質と同様に、エアだまりが生じて、メッキ処理によって形成される金属層または金属膜も不均一になってしまう。従って、セラミックス等のような厚みのある物質で形成されているよりも、本実施例のポリエーテルスルフォンで形成されている方が好ましい。もちろん、特別な製法でもって、上記セラミックスを上述した100〜200μm程度の厚みに形成できるならば、セラミックスで形成しても構わない。
【0055】
(3)上述した本実施例装置は、循環機構を備えた装置であったが、図5に示すように、供給機構と排出機構とをつながない、即ち供給する系統と排出する系統とを別系統にする装置であってもよい。因みに、図5の構成を有する変形例装置の場合は、排出された酸素ガスGを含む硫酸銅溶液L2 がアノード用タンク12に送り込まれないので、フィルタ15を必ずしも備えることはない。
【0056】
(4)上述した本実施例装置は、カソード室7とアノード室8とへそれぞれの硫酸銅溶液L1 と硫酸銅溶液L2 とを供給して、カソード室7とアノード室8とからそれぞれの硫酸銅溶液L2 とを排出する装置であったが、膜状シート6は多孔性で硫酸銅溶液L1 、硫酸銅溶液L2 、もしくはイオンのみを通して、酸素ガスGの通過を阻止するようになっているので、図6及び図7に示すように、カソード室7またはアノード室8の何れかにおいて、少なくとも1つの供給管と1つの排出管とを備える装置であってもよい。従って、例えば図7に示すように、供給管をカソード室7にのみ備えていて、排出管をアノード室8にのみ備えていて、カソード室7に供給された硫酸銅溶液が膜状シート6を介してアノード室8に到達してアノード室8から硫酸銅溶液が排出されるような構成であってもよい。図7においては、膜状シート6はポリエーテルスルフォンで形成されたり、あるいは43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体が膜状シート6に含浸するように親水性処理が施されている。また、アノード室8で発生した酸素ガスGを排出する点で、アノード室8に排出管を直接備える装置の方がより好ましい。
【0057】
(5)上述した本実施例装置は、アノード4は(硫酸銅溶液に対して)不溶性の陽電極で形成されていたが、溶解性の陽電極で形成されていてもよい。溶解性の陽電極で形成されている場合、アノード4自身が金属イオン(本実施例では銅イオン)となり、メッキ液(本実施例では硫酸銅溶液)中に溶け出す。従って、酸素ガスは発生し難くなるが、アノード4自身がメッキ液中に溶け出すことによって、アノード4中の不純物が発生し易くなる。その場合でも、アノード室8で発生した上記アノード4中の不純物が膜状シート6によって遮られるので、カソード室7に侵入して基板Wの処理面Wsに到達することはない。従って、たとえアノード4が溶解性の陽電極で形成されていようが、酸素ガスGだけでなく、アノード4中の不純物の発生によるメッキ不良をも防止することができる。また、アノード4中の不純物は硫酸銅溶液L2 ごと排出管17を介して排出されて、図1のフィルタ15で除去されるようになっている。
【0058】
(6)上述した本実施例装置は、基板Wは、その処理面Wsを下方に向けた状態、いわゆるフェイスダウンで構成されていたが、基板Wの処理面Wsを上方に向けた状態、いわゆる図8に示すようなフェイスアップで構成されていてもよい。上記フェイスアップで構成されているとき、アノード室8で発生した酸素ガスGは、メッキ槽1の上部で留まって硫酸銅溶液ごと排出される。このとき、アノード室8に連通する排出管17は下向きに延在しているので、膜状シート6から除去される酸素ガスGが硫酸銅溶液L2 の流れとともに速やかに排出される。また不溶性のアノード4といえども、僅かであるが硫酸銅溶液中にアノード4自身が溶けだすが、(5)の変形例で説明したように、アノード室8で発生したアノード4中の不純物がメッキ槽1の上部から底部へと下降していっても、膜状シート6によって遮られているので、カソード室7に侵入して基板Wの処理面Wsに到達することはない。以上より、酸素ガスGやアノード4中の不純物の発生によるメッキ不良を防止することができる。
【0059】
(7)上述した本実施例装置は、メッキ液が硫酸銅溶液で、アノード室8で発生した酸素ガスによるメッキ不良を防止する装置であったが、メッキ液が硫酸銅溶液以外で、アノード室8で発生した酸素ガス以外のメッキ液中の泡によるメッキ不良を防止する装置であってもよい。上述の構成を有する場合、本実施例と同様に、アノード室8で発生したメッキ液中の泡が侵入して基板Wの処理面Wsに到達することなく、アノード室8からメッキ液中の泡をメッキ液ごと排出することができるので、基板Wのメッキ不良を防止することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項1の発明に係る基板メッキ装置によれば、アノード室とカソード室とを仕切る仕切部材はメッキ液中の泡の通りを阻止するので、アノード室で発生したメッキ液中の泡が基板の処理面に到達して付着することなく、基板のメッキ不良を防止することができる。また、仕切部材には親水性処理が施されているので、仕切部材にメッキ液が含浸されやすくなり、その結果、メッキ処理によって金属層または金属膜を均一に形成することができる。
【0061】
また、請求項2の発明に係る基板メッキ装置によれば、仕切部材がポリエーテルスルフォンから成ることを特徴とするので、仕切部材にメッキ液が含浸されやすくなり、その結果、メッキ処理によって金属層または金属膜を均一に形成することができる。
【0062】
また、請求項3の発明に係る基板メッキ装置によれば、アノード室が、仕切部材の全面に一定間隔で形成され、メッキ液供給手段をアノード室の平面視中心部に連通接続しているので、アノード室で発生したメッキ液中の泡がカソード室に侵入することなく、仕切部材と陽電極との間に沿ってアノード室からメッキ液中の泡をメッキ液ごと速やかに排出することができる。
【0063】
また、請求項4の発明に係る基板メッキ装置によれば、仕切部材は円形に形成されて、仕切部材の周縁は、メッキ液供給手段から全周において等距離であるので、メッキ液や泡の滞留をより良好に防止することができて、仕切部材の全面に沿ってメッキ液中の泡をメッキ液ごと速やかに排出することができる。
【0064】
また、請求項5の発明に係る基板メッキ装置によれば、仕切部材によってアノード室で発生したメッキ液中の泡がカソード室に侵入してこないので、アノード室で発生したメッキ液中の泡とカソード室内のメッキ液中の添加剤とは反応しない。特に、ボイドを防止したり膜質を向上させる添加剤の場合には、アノード室で発生した酸素ガスがカソード室に侵入してこないので、酸素ガスとカソード室内のメッキ液中の添加剤とは反応しない。従って、添加剤の効果の性能を保ったまま、メッキ液中の泡によって添加剤が分解される量を低減することができて、投入される添加剤をも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る基板メッキ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係る基板メッキ装置の平面視の概略構成を示す一部ブロック図である。
【図3】本発明に係る基板メッキ装置の変形例を示すブロック図である。
【図4】本発明に係る基板メッキ装置の他の変形例を示すブロック図である。
【図5】本発明に係る基板メッキ装置の他の変形例を示すブロック図である。
【図6】本発明に係る基板メッキ装置の他の変形例を示すブロック図である。
【図7】本発明に係る基板メッキ装置の他の変形例を示すブロック図である。
【図8】本発明に係る基板メッキ装置の他の変形例である、基板の処理面を上方に向けたフェイスアップでの概略構成を示すブロック図である。
【図9】従来例に係る基板メッキ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図10】疎水性の物質を膜状部材として使用した場合のエアだまりの状態を模式的に示した図である。
【図11】添加剤を使用しない場合のボイド(空隙)が発生する状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
1 … メッキ槽
3 … カソード
4 … アノード
5 … 電源ユニット
6 … 膜状シート
7 … カソード室
8 … アノード室
9 … 供給管
10 … 供給管
11 … カソード用タンク
12 … アノード用タンク
16 … 排出管
17 … 排出管
W … 基板
Ws … 処理面
G … 酸素ガス
L1 、L2 … 硫酸銅溶液
Claims (5)
- 基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、メッキ液中の泡の通りを阻止して43×10−3N/m以上の表面張力を有する液体が含浸するように親水性処理が施された多孔性の仕切部材を介在させて、
メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切ることを特徴とする基板メッキ装置。 - 基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、ポリエーテルスルフォンから成りメッキ液中の泡の通りを阻止する多孔性の仕切部材を介在させて、
メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切ることを特徴とする基板メッキ装置。 - 基板に電解メッキ処理を施す基板メッキ装置において、
陽電極側と基板に電気的に接続された陰電極側との間に、メッキ液中の泡の通りを阻止する多孔性の仕切部材を介在させて、
メッキ槽を2つの室、即ち陽電極側のアノード室と陰電極側のカソード室とに仕切り、
前記アノード室とカソード室とへそれぞれメッキ液を供給するメッキ液供給手段と、
前記アノード室とカソード室とからそれぞれメッキ液を排出するメッキ液排出手段とを備え、
前記アノード室が、仕切部材の全面に一定間隔で形成され、前記メッキ液供給手段をアノード室の平面視中心部に連通接続することを特徴とする基板メッキ装置。 - 請求項3に記載の基板メッキ装置において、
前記仕切部材は円形で、その周縁と前記メッキ液供給手段とが全周で等距離であることを特徴とする基板メッキ装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の基板メッキ装置において、
前記カソード室へは添加剤を含むメッキ液を供給して、前記アノード室へは添加剤を含まないメッキ液を供給することを特徴とする基板メッキ装置。
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