JP6092156B2 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板等の被めっき面にめっきするためのめっき装置及びめっき方法に関する。

従来から、半導体ウェーハ等の基板の表面に設けられた微細な配線溝、ホール、ビアホール、スルーホール、又はレジスト開口部にめっき膜を形成したり、半導体ウェーハ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）を形成したりするのにめっき装置が用いられている。

めっき装置は、例えばめっき液内に浸漬されたアノードと基板とに直流電流を印加することで、基板表面にめっき膜を形成する。めっき装置では交流電流を直流電流に変換する整流器が用いられ、この整流器によりアノードと基板とに直流電流が印加される。

特公昭４６−１２５７４号公報

整流器は、固有の機械誤差を有することが知られている。整流器は、例えば設定値２．５Ａのときに±１．３％以内の出力誤差を有する。したがって、めっき装置の制御部から整流器に設定値の指令を出し、整流器が設定値に対応する出力値を出力するときは、±１．３％以内の出力誤差を有する値が出力値として出力される。

めっき装置が複数のめっき槽を有する場合、整流器はめっき槽毎にそれぞれ設けられる。この場合めっき装置の制御部は、例えばそれぞれの整流器に同一の設定値の指令を出す。ここで、個々の整流器の設定値２．５Ａに対する出力値が±１．３％以内の出力誤差を有している場合、複数の整流器間の出力値の差は最大で設定値の２．６％になる。

近年では、めっき膜厚のめっき槽間でのばらつきを抑えることが求められており、整流器間で２．６％の誤差があると、この要求を満たせないことがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の電流により近い電流を基板に印加することができるめっき装置及びめっき方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１形態に係るめっき装置は、基板にめっきするためのめっき装置であって、前記基板に直流電流を印加するための整流器と、直流電流の値を前記整流器に指示するためのめっき装置制御部と、を有し、前記めっき装置制御部は、電流値を設定するための設定部と、前記整流器に指示される指示電流値と該指示電流値に従って前記整流器が出力する実電流値との関係式を記憶するための記憶部と、前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して補正電流値を算出するための算出部と、前記補正電流値を前記整流器に指示するための指示部と、を有する。

上記目的を達成するため、本発明の第２形態に係るめっき装置は、第１形態のめっき装置において、複数の前記整流器を有し、前記記憶部は、複数の前記整流器にそれぞれ対応
する複数の前記関係式を記憶し、前記算出部は、複数の前記関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して複数の前記補正電流値を算出し、前記指示部は、複数の前記補正電流値を複数の前記整流器のそれぞれに指示する。

上記目的を達成するため、本発明の第３形態に係るめっき装置は、第１形態又は第２形態のめっき装置において、前記めっき装置制御部は、前記設定された電流値が所定値以下か否かを判定する判定部を有し、前記算出部は、前記判定部が前記設定された電流値が所定値以下であると判定したときに、前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して前記補正電流値を算出するように構成される。

上記目的を達成するため、本発明の第４形態に係るめっき装置は、第１形態ないし第３形態のいずれかのめっき装置において、前記関係式は、ｘを前記実電流値とし、ｙを前記指示電流値とした場合に、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）で表され、前記算出部は、前記設定された電流値を前記関係式のｘに代入して得られた値ｙを前記補正電流値とする。

上記目的を達成するため、本発明の第５形態に係るめっき装置は、第１形態ないし第４形態のいずれかのめっき装置において、前記記憶部に記憶される前記関係式は、前記整流器の複数の指示電流値に対応する複数の実電流値を測定することにより予め得られる。

上記目的を達成するため、本発明の第６形態に係るめっき方法は、基板にめっきするためのめっき方法であって、電流値を設定する設定工程と、整流器に指示された指示電流値と該指示電流値に従って前記整流器が出力する実電流値との関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して補正電流値を算出する算出工程と、前記補正電流値を前記整流器に指示する指示工程と、前記指示に基づいて前記基板に直流電流を印加する工程と、を有する。

上記目的を達成するため、本発明の第７形態に係るめっき方法は、第６形態に係るめっき方法において、前記算出工程は、複数の整流器に対応する複数の前記関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して複数の補正電流値を算出することを含み、前記指示工程は、前記算出された複数の補正電流値を、複数の前記整流器のそれぞれに指示することを含む。

上記目的を達成するため、本発明の第８形態に係るめっき方法は、第６形態又は第７形態に係るめっき方法において、前記設定された電流値が所定値以下か否かを判定する判定工程を有し、前記算出工程は、前記判定工程において前記設定された電流値が所定値以下であると判定されたときに、前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して前記補正電流値を算出する。

上記目的を達成するため、本発明の第９形態に係るめっき方法は、第６形態ないし第８形態のいずれかに係るめっき方法において、前記関係式は、ｘを前記実電流値とし、ｙを前記指示電流値とした場合に、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）で表され、前記算出工程は、前記設定された電流値を前記関係式のｘに代入して得られた値ｙを前記補正電流値とする。

本発明によれば、所望の電流により近い電流を基板に印加することができるめっき装置及びめっき方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るめっき装置の概略側断面図である。 整流器の指示電流値と測定値との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るめっき方法のフロー図である。 複数の整流器の所定の設定電流値に対する出力電流値のグラフである。 複数の整流器の所定の設定電流値に対する出力電流値のグラフである。 複数の整流器の所定の設定電流値に対する出力電流値のグラフである。 複数の整流器の所定の設定電流値に対する出力電流値のグラフである。 複数の整流器の所定の設定電流値に対する出力電流値のグラフである。

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。図１は、本発明の実施形態に係るめっき装置の概略側断面図である。図１に示すように、めっき装置１０は、めっき液Ｑを収容するめっき槽１２と、アノード２０を保持したアノードホルダ１４と、半導体ウェーハ等の基板Ｗを保持した基板ホルダ１６と、アノード２０及び基板Ｗに直流電流を印加する整流器１８と、整流器１８及びめっき装置１０の他の要素を制御可能なめっき装置制御部３０を有する。

アノード２０を保持したアノードホルダ１４と基板Ｗを保持した基板ホルダ１６は、めっき槽１２内のめっき液Ｑに浸漬され、アノード２０と基板Ｗの面が平行になるように対向して配置される。アノード２０と基板Ｗは、めっき槽１２のめっき液Ｑに浸漬された状態で、整流器１８により直流電流が印加される。これにより、金属イオンが基板Ｗの被めっき面Ｗ１で還元され、被めっき面Ｗ１に膜が形成される。

整流器１８は、アノードホルダ１４のアノード２０に正電圧を印加し、基板ホルダ１６の基板Ｗに負電圧を印加するように構成される。これにより、整流器１８は、アノード２０と基板Ｗとにめっき液Ｑを介して直流電流を印加可能に構成される。

めっき装置制御部３０は、整流器１８と電気的に接続されている。めっき装置制御部３０は、整流器１８に所定の直流電流値（補正電流値）を指示可能に構成される。めっき装置制御部３０は、所定の電流値（設定電流値）をめっき装置制御部３０に設定するための設定部３２と、設定された電流値（設定電流値）を補正する式（補正式）を記憶する記憶部３４と、この補正式に基づいて設定電流値を補正して電流値（補正電流値）を算出する算出部３８と、算出された電流値（補正電流値）を整流器１８に指示する指示部３６と、を有する。

設定部３２は、例えば外部インターフェースなどの入力装置から入力された値（電流値）をめっき装置制御部３０に設定するように構成される。記憶部３４は、例えばメモリ等の記憶媒体から構成される。記憶部３４は、整流器１８に指示される電流値（指示電流値）とこの電流値に従って整流器１８が出力する電流値（実電流値）との関係を示す関係式（補正式）を記憶する。この関係式の詳細については後述する。

算出部３８は、設定部３２により設定された電流値（設定電流値）を記憶部３４に記憶されている上記関係式に基づいて補正し、補正電流値を算出する。整流器１８は、めっき装置制御部３０（指示部３６）から指示された補正電流値に従ってアノード２０及び基板Ｗに直流電流を印加する。

図中省略しているが、めっき装置１０は、複数のめっき槽１２とこれに対応する複数の整流器１８を有する。めっき装置制御部３０の指示部３６は、複数の整流器１８に対して補正電流値を指示可能に構成される。また、めっき装置制御部３０の記憶部３４は、複数の整流器１８に対応する上記関係式を記憶している。したがって、めっき装置制御部３０は、複数の関係式に基づいて設定電流値を補正し、それぞれの補正電流値をそれぞれの整
流器１８に指令することができる。

上述したように、整流器１８は固有の機械誤差を有する。本実施形態のように、めっき装置１０が複数のめっき槽１２及び複数の整流器１８を有する場合、それぞれの整流器１８に指示された電流値が同一であっても、整流器１８のそれぞれの出力電流値は上記固有の機械誤差により異なる。本実施形態では、めっき装置制御部３０が設定電流値に対してそれぞれの整流器１８に対応する関係式に基づいて補正を行い、補正された各設定電流値（補正電流値）を各整流器１８に指示する。これにより、所望の値である設定電流値に近い電流を各めっき槽１２の基板Ｗに印加できるようにする。その結果、複数の整流器１８の電流値のバラつきを抑制することができ、ひいては、めっき槽間のめっき膜厚のバラつきを抑制することができる。

図１に示した記憶部３４に記憶される関係式は、整流器１８の複数の指示電流値に対応する複数の実電流値を測定することにより予め得られる。表１は、整流器１８に指示された指示電流値と、この指示電流値に対して実際に整流器１８が出力した電流の測定値とを示す一例である。

表１に示すように、この例の整流器１８は、指示電流値に対して幾分か小さい値の電流を出力するような機械誤差を有することがわかる。

図２は、表１の結果をプロットしたグラフを示す。図２のグラフにおいては、縦軸が指示電流値を示し、横軸が測定値（実電流値）を示す。この結果に対して例えば最小二乗法等の近似計算を行うことで、指示電流値と実電流値との関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ；ａ，ｂは定数）が求められる。この例では、ｘを実電流値とし、ｙを指示電流値とした場合、ｙ＝１．００４５ｘ＋０．００６２という関係式が求められる。

この関係式は、一般的に整流器１８毎に異なるので、整流器１８毎に求められた複数の関係式が図１に示した記憶部３４に記憶される。図１に示した算出部３８は、設定部３２に設定された設定電流値を複数の関係式のそれぞれのｘに代入して、複数個の値ｙを得る。これらの値ｙが補正電流値として指示部３６によりそれぞれの整流器１８に指示される。言い換えれば、設定部３２に設定された設定電流値は基板Ｗに印加したい所望の電流値であり、この所望の電流値（設定電流値）に近い電流を基板Ｗに印加することができる指示電流値ｙ（補正電流値）が上記関係式から求められることになる。したがって、整流器１８の機械誤差を考慮した値である指示電流値ｙ（補正電流値）を整流器１８に指示することにより、整流器１８から出力される出力電流値が所望の電流値（設定電流値）に近い値となる。

図１に示した算出部３８は、設定部３２に設定された電流値（設定電流値）が所定値以下の場合に上記関係式により補正を行い、設定電流値が所定値を超える場合には補正を行わないようにしてもよい。設定電流値に対して補正を行わない場合は、図１に示した指示部３６は、設定電流値の値を指示電流値として整流器１８に指示する。この所定値は、例えば記憶部３４に予め記憶される。

表１及び図２に示すように上記関係式が０．２５Ａから１０．００Ａの指示電流値に対
応する実電流値を測定することにより得られる場合は、上記所定値を例えば１０．００Ａとすることができる。なお、整流器１８は、指示電流値が大きいほど指示電流値と実電流値との誤差が小さくなる特性を有しているので、設定電流値が１０．００Ａ超の場合には、補正を行わなくとも指示電流値と実電流値との誤差が小さく、誤差がめっき膜に与える影響は少ない。このように、設定電流値が所定値超の場合には補正を行わないようにすることで、補正を行う設定電流値の範囲においてのみ指示電流値と実電流値との関係式を取得すればよい。

次に、本実施形態に係るめっき方法について説明する。図３は本実施形態に係るめっき方法のフロー図である。
まず、図１に示しためっき装置１０において、電流値が例えばオペレータ等のユーザにより入力装置から入力され、設定部３２がこの設定電流値をめっき装置制御部３０に設定する（ステップＳ１０１）。めっき装置制御部３０（判定部）は、設定電流値が所定の値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

設定電流値が所定の値以下であると判定された場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、算出部３８は、記憶部３４に記憶された上記関係式を読み出し、この関係式に基づいて、設定電流値を補正して補正電流値を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、算出部３８は、上記関係式であるｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）のｘに設定電流値を代入して、補正電流値としての指示電流値ｙを取得する。なお、整流器１８（めっき槽１２）が複数存在する場合は、各整流器１８に対応する関係式に基づいてそれぞれの整流器１８に指示するための複数の補正電流値が算出される。続いて、指示部３６は、算出された補正電流値を整流器１８に指示する（Ｓ１０４）。整流器１８が複数存在する場合は、指示部３６は、算出された複数の補正電流値のそれぞれを各整流器１８に指示する。

一方で、設定電流値が所定の値より大きいと判定された場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、設定電流値の補正は行われず、指示部３６により設定電流値の値が整流器１８に指示される（ステップＳ１０４）。

整流器１８は、指示部３６からの指示に基づいて基板Ｗとアノード２０とのめっき電流（直流電流）を印加する（ステップＳ１０５）。具体的には、整流器１８は、指示部３６から指示された補正電流値または設定電流値に基づいて、基板Ｗとアノード２０とのめっき電流（直流電流）を印加する。

以上のように、本実施形態に係るめっき装置及びめっき方法によれば、めっき装置制御部３０が、整流器１８に指示される電流値（指示電流値）とこの電流値に従って整流器１８が出力する電流値（実電流値）との関係を示す関係式に基づいて設定電流値を補正して補正電流値を算出し、この補正電流値を整流器１８に指示するように構成される。このため、めっき装置制御部３０は、整流器１８が設定電流値に近い値を出力し得る補正電流値を整流器１８に指示することができ、所望の電流により近い電流を基板に印加することができる。

また、めっき装置１０が複数の整流器１８を備えている場合は、めっき装置制御部３０は整流器１８に対応する関係式に基づいてそれぞれの整流器に指示するための複数の補正電流値が算出し、これらの補正電流値をそれぞれの整流器に指示する。これにより、それぞれの整流器１８が設定電流値に近い値を出力し得る補正電流値を整流器１８に指示することができ、所望の電流により近い電流を基板Ｗに印加することができる。ひいては、複数の整流器１８間の出力差が小さくなり、めっき槽１２間でのめっき膜厚のバラつきを抑制することができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、２８個（Ｎｏ．１からＮｏ．２８）の整流器１８を用意した。記憶部２４に記憶された整流器１８毎の関係式に基づいて、設定電流値を補正して算出した補正電流値をそれぞれの整流器１８に指示し、各整流器１８が実際に出力した出力電流値を測定した（実施例）。

比較例として、１８から２３個の整流器を用意した。補正されていない設定電流値をそのまま各整流器に指示し、各整流器が実際に出力した出力電流値を測定した（比較例）。

実施例及び比較例ともに、設定電流値として、０．２５Ａ（アンペア）、０．５０Ａ、１．２５Ａ、２．５０Ａ、１０．０Ａを設定した。それぞれの設定電流値における実施例及び比較例の結果を図４ないし図８に示す。図４ないし図８において縦軸が測定された出力電流値（アンペア）を示し、横軸が整流器ナンバーを示す。

図４ないし図８に示すように、実施例の出力電流値は、全体的に、比較例の出力電流値に比べて設定電流値に近い値となる傾向が見られる。その結果、実施例の出力電流値のバラつきは、比較例の出力電流値のバラつきに比べて小さい。

表２は、図４ないし図８に示した実施例及び比較例の整流器間の出力電流値のバラつきを示す。ここでは、各整流器の出力電流値の最大値と最小値の差を出力電流値の平均値で割った値のパーセント表示を、出力電流値のバラつきとした。

表２に示すように、実施例のバラつきの値は比較例のバラつきの値に比べて小さいことがわかる。

以上のとおり、本実施例によれば、整流器の出力電流値を設定電流値により近い値とすることができる。これに加えて、表２に示すように、整流器毎の出力値のバラつきを低減することができる。ひいては、複数のめっき槽に流れる電流値のバラつきを低減できるので、めっき槽間のめっき膜厚のバラつきを抑制することができる。

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。

１０…めっき装置
１８…整流器
３０…めっき装置制御部
３２…設定部
３４…記憶部
３６…指示部
３８…算出部

Claims (9)

1. 基板にめっきするためのめっき装置であって、
   前記基板に直流電流を印加するための整流器と、
   直流電流の値を前記整流器に指示するためのめっき装置制御部と、を有し、
   前記めっき装置制御部は、
   電流値を設定するための設定部と、
   前記整流器に指示される指示電流値と該指示電流値に従って前記整流器が出力する実電流値との関係式を記憶するための記憶部と、
   前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して補正電流値を算出するための算出部と、
   前記補正電流値を前記整流器に指示するための指示部と、を有する、めっき装置。
2. 複数の前記整流器を有し、
   前記記憶部は、複数の前記整流器にそれぞれ対応する複数の前記関係式を記憶し、
   前記算出部は、複数の前記関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して複数の前記補正電流値を算出し、
   前記指示部は、複数の前記補正電流値を複数の前記整流器のそれぞれに指示する、請求項１に記載されためっき装置。
3. 前記めっき装置制御部は、前記設定された電流値が所定値以下か否かを判定する判定部を有し、
   前記算出部は、前記判定部が前記設定された電流値が所定値以下であると判定したときに、前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して前記補正電流値を算出するように構成される、請求項１又は２に記載されためっき装置。
4. 前記関係式は、ｘを前記実電流値とし、ｙを前記指示電流値とした場合に、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）で表され、
   前記算出部は、前記設定された電流値を前記関係式のｘに代入して得られた値ｙを前記補正電流値とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載されためっき装置。
5. 前記記憶部に記憶される前記関係式は、前記整流器の複数の指示電流値に対応する複数の実電流値を測定することにより予め得られる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載されためっき装置。
6. 基板にめっきするためのめっき方法であって、
   電流値を設定する設定工程と、
   整流器に指示された指示電流値と該指示電流値に従って前記整流器が出力する実電流値との関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して補正電流値を算出する算出工程と、
   前記補正電流値を前記整流器に指示する指示工程と、
   前記指示に基づいて前記基板に直流電流を印加する工程と、を有する、めっき方法。
7. 前記算出工程は、複数の整流器に対応する複数の前記関係式に基づいて、前記設定された電流値を補正して複数の補正電流値を算出することを含み、
   前記指示工程は、前記算出された複数の補正電流値を、複数の前記整流器のそれぞれに指示することを含む、請求項６に記載されためっき方法。
8. 前記設定された電流値が所定値以下か否かを判定する判定工程を有し、
   前記算出工程は、前記判定工程において前記設定された電流値が所定値以下であると判
   定されたときに、前記設定された電流値を前記関係式に基づいて補正して前記補正電流値を算出する、請求項６又は７に記載されためっき方法。
9. 前記関係式は、ｘを前記実電流値とし、ｙを前記指示電流値とした場合に、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは定数）で表され、
   前記算出工程は、前記設定された電流値を前記関係式のｘに代入して得られた値ｙを前記補正電流値とする、請求項６ないし８のいずれか一項に記載されためっき方法。

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