JP7074937B1 - めっき装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<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。
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。
図4は、本実施形態における白色共焦点式センサおよび基板断面の一例を示す図であり、図5および図6は、白色共焦点式センサによる信号検出値の一例を示す図である。図4に示すように、めっき処理を施すための基板Wfには、予め、レジストパターンが形成されている。白色共焦点式センサ(センサ460)は、複数の波長成分を有する照射光を発生する光源462と、基板Wfからの反射光を受光する受光部464と、受光部464で受光された光の波長成分に基づいて基板Wfまでの距離を計測する処理部466と、を有する。
センサ460として電位センサまたは磁場センサを採用する場合、センサ460は、基板Wfの被めっき面Wf-aを直接に検出対象とすることなく、被めっき面Wf-aに形成されるめっきの形成速度を推定することができる。センサ460は、基板Wfとアノード430との間のセンサ460が配置されている場所の電位または磁場を検出し、制御モジュール800またはセンサ460(膜厚測定モジュール)は、検出値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または磁場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。センサ460によって検出される電位または磁場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、膜厚測定モジュールは、検出信号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。なお、特に電位の場合、比較的電位変化がない場所にも電位測定センサを置き、そこの電位との差をとることが好ましい。電位差の測定値の変化は非常に小さいものなので、ノイズの影響を受けやすい。ノイズを低減させるために、めっき液中に独立した電極を設置し、それを直接グラウンドに接続することが好ましい。その場合、めっき槽中に設置されている電極は、めっきの基板(カソード)、アノード、電位センサ2個(2つの電位差を測定)、そして、アース用の、少なくとも5個を置くことがさらに好ましい。
センサ460として渦電流式センサを採用する場合、センサ460は、基板Wfの渦電流によって形成される鎖交磁束を検出し、検出した鎖交磁束に基づいて、基板Wfのめっき膜厚を検出する。なお、本発明者らの研究により、センサ460として、渦電流式センサを採用した場合には、他のセンサを採用した場合に比して検出精度が低くなることが分かっている。これは、基板Wfに施されているレジストの影響によるものと考えられる。
また、制御モジュール800またはセンサ460(膜厚測定モジュール)は、センサ460による検出値に基づいて、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、センサ460による検出値に基づいて、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、センサ460による検出値に基づいて、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。
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7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7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7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4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7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7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。
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、めっき処理中にセンサ460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、センサ460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。
図9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、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に支持されたセンサ460を移動させることができ、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、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9に示す例では、単一のセンサ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。
図10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10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。
図12は、変形例における、めっき槽内での基板Wfとセンサ460Aとを示す模式図である。図12に示す例では、4つのセンサ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12に示す例では、4つのセンサ460Aが設けられているが、1~3つ、又は5つ以上のセンサ460Aが設けられてもよい。また、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。
[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3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4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5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6によれば、センサによって基板の被めっき面を検出することができる。
形態7によれば、センサによってめっき槽内における磁場または電位を検出することができる。
形態10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。
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…センサ
462…光源
464…受光部
466…処理部
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 (13)
- 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、
前記アノードと前記基板との間に配置された、電場を調整するための抵抗体と、
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複数のセンサを有し、めっき処理中に前記複数の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、前記基板と前記抵抗体との間にある第1位置に配置された第1電位センサと、前記第1位置に比べて電位変化がない第2位置に配置された第2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位置との電位差を測定して前記めっき膜の膜厚を測定する、
めっき装置。 - 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に記載のめっき装置。
- 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2に記載のめっき装置。 - 前記基板と前記抵抗体との距離を変更可能な駆動機構を更に備え、
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、前記基板と前記抵抗体との距離を変更する、
請求項2または3に記載のめっき装置。 - 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2から4の何れか1項に記載のめっき装置。 - 前記膜厚測定モジュールは、前記複数のセンサによる検出信号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から5の何れか1項に記載のめっき装置。
- 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6に記載のめっき装置。
- 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7の何れか1項に記載のめっき装置。 - 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8の何れか1項に記載のめっき装置。
- 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8の何れか1項に記載のめっき装置。
- 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8の何れか1項に記載のめっき装置。
- 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11の何れか1項に記載のめっき装置。
- 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11の何れか1項に記載のめっき装置。
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