JP7074937B1 - めっき装置 - Google Patents

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Abstract

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。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。

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、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る。 図5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7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8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。 図10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11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12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13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に仕切られる。カソード領域422とアノード領域424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。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、センサ460が設けられている。センサ460は、センサ支持体468に支持される。なお、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つのセンサ460が設けられればよい。センサ460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、センサ460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。センサ460は、基板Wfの被めっき面Wf-aに形成されるめっき膜に関するパラメータを検出するものであり、一例として、センサ460と基板Wf(めっき膜)との距離を計測する距離センサ、または基板Wfの被めっき面Wf-aの変位を計測する変位センサを採用することができる。また、センサ460としては、めっき膜に関するパラメータとして、めっき膜の形成速度を推定するためのセンサが採用されてもよい。具体的には、センサ460としては、例えば、白色共焦点式などの光学センサ、電位センサ、磁場センサ、または渦電流式センサを用いることができる。
<白色共焦点式センサ>
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。
照射光が基板Wfにおけるレジストが施されている領域(以下、「レジスト領域」ともいう)Rpに照射された際には、照射光の一部がレジスト表面で反射される。これにより、処理部466によって算出される基板Wfまでの距離として、レジストまでの距離(図5中、A1)を示す信号強度が大きく示される。また、照射光の別の一部は、レジストを透過してレジスト裏の基板Wfの表面によって反射される。これにより、処理部466によって算出される基板Wfまでの距離として、レジスト裏の基板Wf表面までの距離(図5中、A2)を示す信号強度が大きく示される。なお、レジスト領域Rpにはめっきは形成されないため、レジスト領域Rpでは、めっき処理が進んでもセンサ460による検出結果は変化しない。
照射光が基板Wfにおけるレジスト開口領域(レジストが施されていない領域)Opに照射された際には、照射光は、主に基板Wfの表面で反射される。これにより、処理部466によって算出される基板Wfまでの距離として、レジスト開口領域Opにおける基板Wf表面までの距離(図6中、A3)を示す信号強度が大きく示される。レジスト開口領域Opでは、めっき処理が進むことによってめっき膜が形成され、センサ460(処理部466)によって検出される基板Wfまでの距離は変化する。
このように、白色共焦点式センサでは、レジスト領域Rpにおけるレジスト裏の基板Wf表面までの距離と、レジスト開口領域Opにおける基板Wf表面までの距離との差(図6中、th)が、めっき膜厚に相当する。なお、制御モジュール800は、白色共焦点式センサを使用する場合には、初期処理として、レジスト領域Rpの検出信号の平均を記憶することが好ましい。一例として、制御モジュール800は、基板ホルダ440の回転機構448によって基板Wfが最初に1回転、または数回転する間に、レジスト領域Rpの検出信号の平均を記憶することが好ましい。なお、制御モジュール800は、センサ460によるレジスト領域Rpとレジスト開口領域Opとの境界領域の検出信号については、使用しないものとしてもよいし、基板Wfにおける検出位置を較正するためなどの情報として使用してもよい。ただし、レジストを通過する光は、雰囲気の屈折率と異なるため、めっき膜厚thを推定する場合は、測定信号における距離を光学原理に基づいて実際の距離に換算する必要がある。
<電位センサ、磁場センサ>
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。
<渦電流式センサ>
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。
<終点検出、終点予想>
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。
<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。
<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。
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)の回転を伴ってセンサ460による検出を行うことにより、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、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8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8に示す例では、基板Wfの回転を伴ってセンサ460により基板Wf外周近くの所定の検出ポイントSp(図7参照)が検出されており、これにより基板Wfの周方向(図7中の一点鎖線参照)の膜厚変化が測定されている。図8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8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8中、「OFF」)、他の領域では遮蔽体470が遮蔽位置に移動する(図8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。
<第2実施形態>
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。
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センサ460Aを有する。図11は、本実施形態におけるめっき槽内での基板Wfとセンサ460A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および図11に示す例では、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つずつセンサ460Aが取り付けられている。図10および図11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、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、センサ460Aとしては、第1実施形態のセンサ460と同様のセンサを採用することができる。センサ460A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、めっき処理中にセンサ460A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、センサ460A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。
図13は、別の変形例における、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13に示す例では、2つのセンサ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13に示す例では、2つのセンサ460Aが設けられているが、1つ、又は3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。
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、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]形態3によれば、形態2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]形態4によれば、形態2または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。
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]形態5によれば、形態2から4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]形態6によれば、形態1から5において、前記センサは、白色共焦点式、または渦電流式のセンサである。
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]形態7によれば、形態1から5において、前記センサは、磁場センサ、または電位センサである。
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8]形態8によれば、形態7において、前記膜厚測定モジュールは、前記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。
[形態9]形態9によれば、形態8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10]形態10によれば、形態1から9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]形態11によれば、形態1から10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10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10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。
[形態14]形態14によれば、形態1から13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15]形態15によれば、形態1から13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…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)

  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、
    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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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、請求項に記載のめっき装置。
  8. 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からの何れか1項に記載のめっき装置。
  9. 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、前記基板の外縁に沿って複数設けられている、請求項1からの何れか1項に記載のめっき装置。
  11. 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からの何れか1項に記載のめっき装置。
  12. 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。
  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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