JP7086317B1

JP7086317B1 - めっき処理方法

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Publication number: JP7086317B1
Application number: JP2022505330A
Authority: JP
Inventors: 泰之増田; 正輝富田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2021-10-18
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2022-06-17
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Abstract

膜の下面に全体的に滞留した気泡に起因して基板のめっき品質が悪化することを抑制することができる技術を提供する。めっき処理方法は、アノード液を膜４０の下方且つ第１領域Ｒ１よりも上方に位置する第２領域Ｒ２に案内することで、第２領域のアノード液に含まれる気泡の濃度を第１領域のアノード液に含まれる気泡の濃度よりも低くするステップと、第１領域からアノード液を排出するステップと、第２領域からアノード液を排出するステップと、基板Ｗｆが配置されたカソード室１２にカソード液を供給するステップと、基板Ｗｆとアノード１３との間に電気を流して基板に金属を電気めっきするステップと、を含んでいる。

Description

本発明は、めっき処理方法に関する。

従来、基板にめっき処理を施すめっき装置として、いわゆるカップ式のめっき装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このようなめっき装置は、めっき液を貯留するとともにアノードが配置されためっき槽と、アノードよりも上方に配置されて、カソードとしての基板を、この基板のめっき面がアノードに対向するように保持する基板ホルダと、を備えている。

また、このようなめっき装置は、アノードよりも上方且つ基板よりも下方の箇所に、めっき液に含まれるイオン種（金属イオンを含むイオン種）の通過を許容しつつ、めっき液に含まれる非イオン系のめっき添加剤の通過を抑制するように構成された膜を有している。この膜は、この膜よりも下方に、上述したアノードが配置されたアノード室を区画している。

特開２００８－１９４９６号公報米国特許第９０６８２７２号明細書

上述したような、カップ式のめっき装置において、何らかの原因により、アノード室に気泡が発生することがある。このようにアノード室に気泡が発生して、この気泡が膜の下面に全体的に滞留した場合、この気泡に起因して基板のめっき品質が悪化するおそれがある。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、膜の下面に全体的に滞留した気泡に起因して基板のめっき品質が悪化することを抑制することができる技術を提供することを目的の一つとする。

（態様１）
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るめっき装置は、基板に金属を電気めっきするめっき処理方法であって、膜によってカソード室から分離されるとともにアノードが配置されたアノード室の第１領域にアノード液を供給するステップであって、金属イオンを含むイオン種が前記膜を通過することを許容する一方で、非イオン性のめっき添加剤が前記膜を通過することを抑制するステップと、アノード液を、前記膜の下方且つ前記第１領域よりも上方に位置する第２領域に案内することで、前記第２領域のアノード液に含まれる気泡の濃度を前記第１領域のアノード液に含まれる気泡の濃度よりも低くするステップと、前記第１領域からアノード液を排出するステップと、前記第２領域からアノード液を排出するステップと、前記基板が配置された前記カソード室にカソード液を供給するステップと、前記基板と前記アノードとの間に電気を流して、前記基板に金属を電気めっきするステップと、を含む。

この態様によれば、膜の下方且つ第１領域よりも上方に位置する第２領域のアノード液に含まれる気泡の濃度が第１領域のアノード液に含まれる気泡の濃度よりも低いので、気泡が膜の下面に全体的に滞留することを抑制することができる。この結果、膜の下面に全体的に滞留した気泡に起因して、基板のめっき品質が悪化することを抑制することができる。

（態様２）
上記の態様１において、前記第２領域は、前記膜よりも下方に配置された第２の膜よりも上方且つ前記膜よりも下方の領域であり、前記第１領域は、前記第２の膜よりも下方の領域であってもよい。

（態様３）
上記の態様２において、前記第２の膜は、水平方向に対して傾斜する傾斜部位を有していてもよい。

この態様によれば、アノード室に発生した気泡を、浮力を利用して第２膜の傾斜部位の下面に沿って移動させて第２膜の傾斜部位の外縁に移動させることができる。

（態様４）
上記の態様３において、前記傾斜部位は、前記アノード室の中央側から前記アノード室の外縁側に向かうに従って上方に位置するように傾斜していてもよい。

（態様５）
上記の態様２～４のいずれか１態様において、前記第２の膜の下面は前記膜の下面よりも平滑であってもよい。

この態様によれば、気泡を第２膜の傾斜部位の下面に沿って効果的に移動させることができる。

実施形態に係るめっき装置の全体構成を示す斜視図である。実施形態に係るめっき装置の全体構成を示す平面図である。実施形態に係るめっきモジュールの構成を模式的に示す図である。図３のＡ１部分の拡大図である。実施形態に係る第２膜の模式的な下面図である。実施形態に係るサポート部材の模式的な下面図である。図３のＡ２部分の模式的な拡大図である。実施形態に係るめっき処理方法を説明するためのフローチャートの一例である。実施形態の変形例１に係るサポート部材の構成を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。具体的には、最初に本実施形態に係るめっき処理方法で使用されるめっき装置１０００の一例について説明し、次いで、本実施形態に係るめっき処理方法について説明する。なお、図面は、特徴の理解を容易にするために模式的に図示されており、各構成要素の寸法比率等は実際のものと同じであるとは限らない。また、いくつかの図面には、参考用として、Ｘ－Ｙ－Ｚの直交座標が図示されている。この直交座標のうち、Ｚ方向は上方に相当し、－Ｚ方向は下方（重力が作用する方向）に相当する。

図１は、本実施形態のめっき装置１０００の全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態のめっき装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１及び図２に示すように、めっき装置１０００は、ロードポート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６００、搬送装置７００、及び、制御モジュール８００を備える。

ロードポート１００は、めっき装置１０００に図示していないＦＯＵＰなどのカセットに収容された基板を搬入したり、めっき装置１０００からカセットに基板を搬出するためのモジュールである。本実施形態では４台のロードポート１００が水平方向に並べて配置されているが、ロードポート１００の数及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、ロードポート１００、アライナ１２０、及び搬送装置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及び搬送装置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、仮置き台（図示せず）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の数及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を純水または脱気水などの処理液で濡らすことで、基板表面に形成されたパターン内部の空気を処理液に置換する。プリウェットモジュール２００は、めっき時にパターン内部の処理液をめっき液に置換することでパターン内部にめっき液を供給しやすくするプリウェット処理を施すように構成される。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の数及び配置は任意である。

プリソークモジュール３００は、例えばめっき処理前の基板の被めっき面に形成したシード層表面等に存在する電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸等の処理液でエッチング除去してめっき下地表面を洗浄または活性化するプリソーク処理を施すように構成される。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の数及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。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の数及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に残るめっき液等を除去するために基板に洗浄処理を施すように構成される。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の数及び配置は任意である。スピンリンスドライヤ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６００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６００の数及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ように構成され、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、ロードポート１００にカセットに収容された基板が搬入される。続いて、搬送ロボット１１０は、ロードポート１００のカセット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、基板の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。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６００へ搬送する。スピンリンスドライヤ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ポート１００のカセットへ搬送する。最後に、ロードポート１００から基板を収容したカセットが搬出される。

なお、図１や図２で説明しためっき装置１０００の構成は、一例に過ぎず、めっき装置１０００の構成は、図１や図２の構成に限定されるものではない。

続いて、めっきモジュール４００について説明する。なお、本実施形態に係るめっき装置１０００が有する複数のめっきモジュール４００は同様の構成を有しているので、１つのめっきモジュール４００について説明する。

図３は、本実施形態に係るめっき装置１０００における一つのめっきモジュール４００の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係るめっき装置１０００は、カップ式のめっき装置である。本実施形態に係るめっき装置１０００のめっきモジュール４００は、めっき槽１０と、基板ホルダ２０と、回転機構３０と、昇降機構３５とを備えている。なお、図３において、一部の部材はその断面が模式的に図示されている。

図３に示すように、本実施形態に係るめっき槽１０は、上方に開口を有する有底の容器によって構成されている。具体的には、めっき槽１０は、底壁１０ａと、この底壁１０ａの外縁から上方に延在する外周壁１０ｂとを有しており、この外周壁１０ｂの上部が開口している。なお、めっき槽１０の外周壁１０ｂの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る外周壁１０ｂは、一例として円筒形状を有している。めっき槽１０の内部には、めっき液Ｐｓが貯留されている。また、めっき槽１０の外周壁１０ｂの外周側には、めっき槽１０からオーバーフローしためっき液Ｐｓを一時的に貯留するためのオーバーフロー槽１０ｃが設けられている。

めっき液Ｐｓとしては、めっき皮膜を構成する金属元素のイオンを含む溶液であればよく、その具体例は特に限定されるものではない。本実施形態においては、めっき処理の一例として、銅めっき処理を用いており、めっき液Ｐｓの一例として、硫酸銅溶液を用いている。

また、本実施形態において、めっき液Ｐｓには非イオン系のめっき添加剤が含まれている。この非イオン系のめっき添加剤は、めっき液Ｐｓ中においてイオン性を示さない添加剤を意味している。

めっき槽１０の内部には、アノード１３が配置されている。本実施形態に係るアノード１３は、水平方向に延在するように配置されている。アノード１３の具体的な種類は特に限定されるものではなく、不溶解アノードであってもよく、溶解アノードであってもよい。本実施形態では、アノード１３の一例として、不溶解アノードを用いている。この不溶解アノードの具体的な種類は特に限定されるものではなく、白金や酸化イリジウム等を用いることができる。

めっき槽１０の内部におけるアノード１３よりも上方且つ基板Ｗｆよりも下方（本実施形態ではさらにイオン抵抗体１４よりも下方）の箇所には、第１膜４０が配置されている。第１膜４０は、めっき槽１０の内部を上下方向に２分割している。第１膜４０よりも下方に区画された領域をアノード室１１と称する。第１膜４０よりも上方に区画された領域をカソード室１２と称する。前述したアノード１３は、アノード室１１に配置されている。

第１膜４０は、めっき液Ｐｓに含まれる金属イオンを含むイオン種が第１膜４０を通過することを許容しつつ、めっき液Ｐｓに含まれる非イオン系のめっき添加剤が第１膜４０を通過することを抑制するように構成された膜である。具体的には、第１膜４０は、複数の孔（微細孔と称する）を有している。この複数の微細孔の平均的な直径はナノメートルサイズ（すなわち、１ｎｍ以上９９９ｎｍ以下のサイズ）である。これにより、金属イオンを含むイオン種（これはナノメートルサイズである）が第１膜４０の微細孔を通過することは許容される一方で、非イオン系のめっき添加剤（これは、ナノメートルサイズよりも大きい）が第１膜４０の微細孔を通過することは抑制されている。このような第１膜４０として、例えばイオン交換膜を用いることができる。第１膜４０の具体的な製品名を挙げると、例えば、ケマーズ社製のナフィオン膜（Ｎａｆｉｏｎ膜）等が挙げられる。

なお、図３に例示する第１膜４０は水平方向に延在しているが、この構成に限定されるものではない。他の例を挙げると、第１膜４０は、水平方向に対して傾斜するように延在していてもよい。

本実施形態のように、めっき槽１０の内部に第１膜４０が配置されていることで、カソード室１２のめっき液Ｐｓに含まれるめっき添加剤のアノード室１１への移動を抑制することができる。これにより、カソード室１２のめっき液Ｐｓに含まれるめっき添加剤の消耗量の低減を図ることができる。

基板ホルダ２０は、カソードとしての基板Ｗｆを、基板Ｗｆの被めっき面（下面）がアノード１３に対向するように保持している。基板ホルダ２０は、回転機構３０に接続されている。回転機構３０は、基板ホルダ２０を回転させるための機構である。回転機構３０は、昇降機構３５に接続されている。昇降機構３５は、上下方向に延在する支柱３６によってサポートされている。昇降機構３５は、基板ホルダ２０及び回転機構３０を昇降させるための機構である。なお、基板Ｗｆ及びアノード１３は、通電装置（図示せず）と電気的に接続されている。通電装置は、めっき処理の実行時に、基板Ｗｆとアノード１３との間に電気を流すための装置である。

めっきモジュール４００の被制御部（回転機構３０、昇降機構３５、通電装置等）の動作は制御モジュール８００によって制御されている。なお、制御モジュール８００は、プロセッサと、プログラムを記憶した記憶媒体とを備えている。プロセッサは、プログラムの指示に基づいて各種の制御処理を実行する。

カソード室１２には、イオン抵抗体１４が配置されている。具体的には、イオン抵抗体１４は、カソード室１２における第１膜４０よりも上方且つ基板Ｗｆよりも下方の箇所に設けられている。イオン抵抗体１４は、イオンの移動に対する抵抗として機能する部材であり、アノード１３と基板Ｗｆとの間に形成される電場の均一化を図るために設けられている部材である。具体的には、イオン抵抗体１４は、イオン抵抗体１４の上面と下面とを貫通するように設けられた複数の孔（細孔）を有している。イオン抵抗体１４の具体的な材質は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例として、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂を用いている。

めっきモジュール４００がイオン抵抗体１４を有することで、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜（めっき層）の膜厚の均一化を容易に図ることができる。なお、このイオン抵抗体１４は、本実施形態に必須の部材ではなく、めっきモジュール４００は、イオン抵抗体１４を備えていない構成とすることもできる。

めっきモジュール４００は、アノード室１１にめっき液Ｐｓを供給するためのアノード用供給口１５を備えている。図７は、図３のＡ２部分の模式的な拡大図である。図３及び図７に示すように、めっきモジュール４００は、アノード室１１の後述する第１領域Ｒ１からめっき液Ｐｓをアノード室１１の外部に排出するためのアノード用排出口１６ａと、アノード室１１の後述する第２領域Ｒ２からめっき液Ｐｓをアノード室１１の外部に排出するためのアノード用排出口１６ｂと、を備えている。本実施形態に係るアノード用供給口１５は、一例として、めっき槽１０の底壁１０ａに配置されている。アノード用排出口１６ａ，１６ｂは、一例として、めっき槽１０の外周壁１０ｂに配置されている。

また、めっきモジュール４００は、カソード室１２にめっき液Ｐｓを供給するためのカソード用供給口１７と、カソード室１２からオーバーフローしてオーバーフロー槽１０ｃに流入しためっき液Ｐｓをオーバーフロー槽１０ｃから排出するためのカソード用排出口１８と、を備えている。本実施形態に係るカソード用供給口１７は、カソード室１２におけるめっき槽１０の外周壁１０ｂの部分（すなわち、外周壁１０ｂの壁面部分）に設けられている。カソード用排出口１８は、オーバーフロー槽１０ｃに設けられている。

基板Ｗｆにめっき処理を施す際には、まず、回転機構３０が基板ホルダ２０を回転させるとともに、昇降機構３５が基板ホルダ２０を下方に移動させて、基板Ｗｆをめっき槽１０のめっき液Ｐｓ（カソード室１２のめっき液Ｐｓ）に浸漬させる。次いで、通電装置によって、アノード１３と基板Ｗｆとの間に電気が流される。これにより、基板Ｗｆの被めっき面に、めっき皮膜が形成される。

ところで、本実施形態のようなカップ式のめっき装置１０００において、何らかの原因により、アノード室１１に気泡Ｂｕ（この符号は、後述する図７に記載されている）が発生することがある。具体的には、本実施形態のように、アノード１３として不溶解アノードを用いる場合、めっき処理の実行時（通電時）に、アノード室１１には以下の反応式に基づいて酸素（Ｏ_２）が発生する。この場合、この発生した酸素が気泡Ｂｕとなる。

２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２+４Ｈ⁺+４ｅ^-

また、仮に、アノード１３として溶解アノードを用いる場合には、上記のような反応式は生じないが、例えば、アノード室１１にめっき液Ｐｓを最初に供給する際に、空気がめっき液Ｐｓとともにアノード室１１に流入するおそれがある。したがって、アノード１３として溶解アノードを用いる場合においても、アノード室１１に気泡Ｂｕが発生する可能性がある。

上述したように、アノード室１１に気泡Ｂｕが発生した場合において、仮に、この気泡Ｂｕが第１膜４０や、後述する第２膜５０の下面に全体的に滞留した場合、この気泡Ｂｕが電場を遮断するおそれがある。この場合、基板Ｗｆのめっき品質が悪化するおそれがある。そこで、本実施形態では、このような問題に対処するために、以下に説明する技術を用いている。

図４は、図３のＡ１部分の拡大図である。図３及び図４を参照して、本実施形態に係るめっきモジュール４００は、第２膜５０と、サポート部材６０と、を備えている。図５は、第２膜５０の模式的な下面図である。

図３、図４及び図５を参照して、第２膜５０は、めっき液Ｐｓに含まれる金属イオンを含むイオン種が第２膜５０を通過することを許容しつつ、気泡Ｂｕが第２膜５０を通過することを抑制するように構成された膜である。具体的には、第２膜５０は、複数の孔（微細孔と称する）を有している。この複数の微細孔の平均的な直径はナノメートルサイズである。これにより、金属イオンを含むイオン種が第２膜５０の微細孔を通過することは許容される一方で、気泡Ｂｕ（これは、ナノメートルサイズよりも大きい）が第２膜５０の微細孔を通過することは抑制されている。

第２膜５０は、第１膜４０と異なる種類の膜を用いることが望ましい。たとえば、第２膜５０は、材質、表面特性（疎水性、親水性など）、表面粗さ、微細孔の寸法や密度などが第１膜４０と異なるものとすることができる。一実施形態として、第１膜４０として、めっき液Ｐｓに含まれ得るめっき添加剤の移動を抑制する性能が優れた膜を使用し、第２膜５０として、気泡Ｂｕが付着し難い気泡Ｂｕの流れ特性の優れた膜を使用することができる。なお、この第２膜５０の微細孔の平均的な直径の大きさは、第１膜４０の微細孔の平均的な直径よりも大きくてもよい。

なお、第２膜５０の微細孔の平均的な直径の大きさの一例を挙げると、数十ｎｍ～数百ｎｍの範囲から選択された値（この一例を挙げると、例えば１０ｎｍ～３００ｎｍの範囲から選択された値）が挙げられる。また、第２膜５０の表面粗さは小さい方が、気泡Ｂｕが付着し難くなる点で好ましい。また、第２膜５０の表面が親水性である場合の方が、疎水性である場合よりも、気泡Ｂｕが付着し難くなる点で好ましい（一般に、気泡Ｂｕは疎水性である）。第２膜５０の具体的な製品名を挙げると、例えば、株式会社ユアサメンブレンシステム製の「めっき用電解隔膜」等が挙げられる。

本実施形態によるめっきモジュール４００は、第１膜４０および第２膜５０の２種類のイオン透過性の膜を使用している。膜の種類によっては、イオン透過性、添加剤の透過性、気泡の付着性などがそれぞれ異なり、１種類の膜のみではめっきモジュール４００に望ましい機能を発揮することが難しい場合がある。そのため、本実施形態によるめっきモジュール４００では、性質が異なる２種類のイオン透過性の膜を使うことでめっきモジュール４００の全体の機能の向上を図ることができる。また、第２膜５０として、第１膜４０のイオン交換膜よりも安価な膜を用いることも可能である。

また、第２膜５０は、第１膜４０に接触しない態様で、第１膜４０よりも下方且つアノード１３よりも上方の箇所に配置されている。アノード室１１における第２膜５０よりも下方の領域を「第１領域Ｒ１」と称する。第２膜５０よりも上方側且つ第１膜４０よりも下方側の領域（すなわち、第１膜４０と第２膜５０との間の領域）を「第２領域Ｒ２」と称する。第２領域Ｒ２は、第１膜４０の下面に接している。第２領域Ｒ２は、めっき液Ｐｓによって満たされている。また、第２膜５０は、サポート部材６０によってサポートされている。具体的には、本実施形態に係る第２膜５０は、サポート部材６０の下面に貼り付けられている。

図４及び図５を参照して、第２膜５０には、第１領域Ｒ１のめっき液Ｐｓが第２領域Ｒ２に流入するための開口５１が設けられている。第２膜５０における開口５１の形成箇所は、特に限定されるものではないが、本実施形態に係る開口５１は、一例として、下面視で、第２膜５０の中央に設けられている。これにより、本実施形態に係る第２膜５０は、中央に開口５１を有するリング形状を呈している。

なお、開口５１の寸法、すなわち開口面積は、第２膜５０を鉛直方向に投影した投影面積（本実施形態において、これは、めっき槽１０の内部の水平方向の面積に等しい）の０．０４％以上であり１．５％以下であることが望ましい。後述するアノード室１１の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とは、第２膜５０の開口５１により流体接続される。また、開口５１の個数は１つに限定されるものではなく、複数であってもよい。

また、本実施形態に係るアノード１３及び第２膜５０を上方側から視認した場合に、アノード１３の上面が第２膜５０で覆われるように、第２膜５０の大きさは設定されている。換言すると、図３に示すように、アノード１３の上面の任意の点からアノード１３の上面の法線方向（本実施形態では鉛直方向）で上方に第１膜４０まで仮想線Ｌ１を引いた場合に、この仮想線Ｌ１は第２膜５０（具体的には、第２膜５０の傾斜部位５２又は開口５１）を通過する。そのため、本実施形態においては、アノード１３の表面で発生して上昇する気泡Ｂｕは第２膜５０により遮られ、第２領域Ｒ２に流入しない。

本実施形態によれば、第１膜４０よりも下方に第２膜５０を備えており、この第２膜５０によって、アノード室１１が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに区分されているので、アノード１３から発生した気泡Ｂｕが第２領域Ｒ２に流入することが抑制されている。このため、第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓに含まれる気泡Ｂｕの濃度は、第１領域Ｒ１のめっき液Ｐｓに含まれる気泡Ｂｕの濃度よりも低い。具体的には、本実施形態に係る第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓは、実質的に気泡Ｂｕを含んでいない。

また、図４及び図５に例示するように、第２膜５０は、傾斜部位５２を有していてもよい。この傾斜部位５２は、水平方向に対して傾斜している。また、傾斜部位５２は、図４及び図５に例示するように、アノード室１１の中央側からアノード室１１の外縁側（すなわち、外周側）に向かうに従って上方に位置するように傾斜していてもよい。この傾斜部位５２は、一例として、開口５１の周囲を囲むように配置された曲面によって構成されている。具体的には、本実施形態に係る第２膜５０は、傾斜部位５２を円錐面（曲面）とする円錐台の外観形状を呈している。但し、これは第２膜５０の形状の一例であり、第２膜５０の形状は図３～図５に例示する形状に限定されるものではない。

上述したように第２膜５０が傾斜部位５２を有することで、図７に例示するように、アノード室１１に気泡Ｂｕが発生した場合であっても、この気泡Ｂｕを、浮力を利用して第２膜５０の傾斜部位５２の下面に沿って移動させて、第２膜５０の外縁に移動させることができる。これにより、アノード室１１に発生した気泡Ｂｕが第１膜４０及び第２膜５０の下面に全体的に滞留することを抑制することができる。この結果、第１膜４０及び第２膜５０の下面に全体的に滞留した気泡Ｂｕに起因して、基板Ｗｆのめっき品質が悪化することを抑制することができる。

なお、第２膜５０の傾斜部位５２の下面は、第１膜４０の下面よりも平滑であることが好ましい。換言すると、第２膜５０の傾斜部位５２の下面の表面粗さ（Ｒａ）は、第１膜４０の下面の表面粗さ（Ｒａ）よりも小さいことが好ましい。この構成によれば、気泡Ｂｕを第２膜５０の傾斜部位５２の下面に沿って効果的に移動させることができる。これにより、気泡Ｂｕに起因して基板Ｗｆのめっき品質が悪化することを効果的に抑制することができる。

なお、第２膜５０の傾斜部位５２の下面の水平方向に対する傾斜角度が大きいほど、気泡Ｂｕが第２膜５０に付着し難くなる一方で、第２膜５０の鉛直方向（上下方向）のサイズが大きくなる傾向がある。第２膜５０の鉛直方向のサイズを大きくした場合、この第２膜５０をめっき槽１０の内部に収容するために、アノード１３と基板Ｗｆとの距離を大きくする必要が生じる。この場合、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜の膜厚の均一性が良好でなくなるおそれがある。そこで、第２膜５０への気泡Ｂｕの付着し難さと、第２膜５０の鉛直方向のサイズとのバランスを考慮して、好適な傾斜角度を設定することが好ましい。この好適な傾斜角度の一例として、１．５度以上、２０度以下の範囲から選択された値を用いることができる。

また、図７に示すように、アノード用排出口１６ａは、第２膜５０の傾斜部位５２に沿って傾斜部位５２の外縁に移動した気泡Ｂｕをめっき液Ｐｓとともに吸い込んでアノード室１１の外部（具体的には、めっき槽１０の外部）に排出するように構成されていてもよい。具体的には、この場合、アノード用排出口１６ａは、その上流側端部（上流側開口部）が第２膜５０の傾斜部位５２の外縁の近傍に位置するように、めっき槽１０の外周壁１０ｂに配置されていればよい。

一例として、アノード用排出口１６ａは、その上流側端部（上流側開口部）が、第２膜５０の傾斜部位５２の下端から上端の範囲内になるように設けることができる。但し、アノード用排出口１６ａは、その上流側端部（上流側開口部）が第２膜５０の傾斜部位５２の外縁である上端と同じ高さに位置していることが、気泡Ｂｕをアノード用排出口１６ａから効果的に排出できる点で、好ましい。

本実施形態によれば、第２膜５０の傾斜部位５２の外縁に移動した気泡Ｂｕを、アノード用排出口１６ａを介してアノード室１１の外部に排出することができるので、第２膜５０の下面に気泡Ｂｕが滞留することを効果的に抑制することができる。

なお、アノード用排出口１６ａの個数は、１個に限定されるものではなく、複数個であってもよい。この場合、複数個のアノード用排出口１６ａは、第２膜５０の傾斜部位５２の外縁に沿って、この外縁の周方向に配列していてもよい。

図６は、サポート部材６０の模式的な下面図である。図３、図４及び図６を参照して、サポート部材６０は、第２膜５０をサポートするように構成された部材である。本実施形態に係るサポート部材６０は、第２膜５０を上方側からサポートしている。

具体的には、図６に示すように、本実施形態に係るサポート部材６０は、第１部位６１と、第２部位６４と、第３部位６７とを備えている。

第１部位６１は、第２膜５０の傾斜部位５２を上方側からサポートしている。具体的には、本実施形態に係る第１部位６１は、その下面に第２膜５０の傾斜部位５２を貼り付けることで、この傾斜部位５２を上方側からサポートしている。また、本実施形態に係る第１部位６１は、第２膜５０の傾斜部位５２と同様に傾斜している。また、第１部位６１は、第２部位６４と第３部位６７とを連結するように設けられている。

また、第１部位６１は、第１部位６１の下面と上面とを貫通するように設けられた複数の貫通孔６１ａを有している。具体的には、本実施形態に係る第１部位６１は、一例として、格子状に構成されている。より具体的には、第１部位６１は、第１方向（Ｘ軸の方向）に延在する複数の第１片６２と、第１方向に交差する第２方向（図６では、一例としてＹ軸の方向）に延在する複数の第２片６３と、を備えている。複数の第１片６２は、隣接する第１片６２との間に間隔をあけて、第２方向に配列しており、複数の第２片６３は、隣接する第２片６３との間に間隔をあけて、第１方向に配列している。

但し、第１部位６１の構成は、これに限定されるものではない。他の一例を挙げると、第１部位６１の複数の第１片６２は、第２部位６４と第３部位６７とを連結するように、第３部位６７の径方向に放射状に延在していてもよい。また、この場合、複数の第２片６３は、この放射状に延在した第１片６２に交差するように、同心円状に配置されていてもよい。

第２部位６４は、第２膜５０の開口５１の内部を貫通するように配置されている。また、第２部位６４は、第１領域Ｒ１のめっき液Ｐｓが第２領域Ｒ２に流入するための通路孔６６を有している。具体的には、本実施形態に係る第２部位６４は、上下方向に延在する筒状の側壁６５を備えている（図４、図６参照）。そして、通路孔６６は、この側壁６５の内側に、上下方向に延在するように設けられている。

第３部位６７は、第１部位６１の外縁に接続されるとともに、めっき槽１０の外周壁１０ｂに接続されている。具体的には、本実施形態に係る第３部位６７は、リング状の外観形状を有している。第３部位６７は、サポート部材６０をめっき槽１０の外周壁１０ｂに接続するためのフランジ部分に相当する部位である。第３部位６７には、ボルト等の締結部材が貫通するための孔が設けられていてもよい。

なお、上述しためっき装置１０００は、少なくとも以下の構成を備えていればよい。すなわち、めっき装置１０００は、めっき液Ｐｓを貯留するとともに、アノード１３が配置されためっき槽１０と、アノード１３よりも上方に配置されて、カソードとしての基板Ｗｆを当該基板Ｗｆが前記アノード１３に対向するように保持する基板ホルダ２０と、アノード１３よりも上方且つ基板Ｗｆよりも下方の箇所に配置されて、めっき槽１０の内部をアノード室１１とアノード室１１よりも上方のカソード室１２とに分離する第１膜４０と、第１膜４０に接触しない態様で、第１膜４０よりも下方且つアノード１３よりも上方の箇所に配置された第２膜５０と、を備え、第２膜５０には、第２膜５０よりも下方の第１領域Ｒ１のめっき液Ｐｓが第２膜５０よりも上方且つ第１膜４０よりも下方の第２領域Ｒ２に流入するための開口５１が設けられている。

続いて、本実施形態に係るめっき処理方法の詳細について説明する。図８は、本実施形態に係るめっき処理方法を説明するためのフローチャートの一例である。めっき処理方法は、ステップＳ１０とステップＳ２０とステップＳ３０とステップＳ４０とステップＳ５０とステップＳ６０とを含んでいる。

ステップＳ１０において、アノード室１１にめっき液Ｐｓ（このアノード室１１に供給されるめっき液Ｐｓを「アノード液」と称する場合がある）を供給する。上述のめっきモジュール４００においては、具体的にはアノード用供給口１５からアノード室１１の第１領域Ｒ１にめっき液を供給する。

上述のように、アノード室１１は、第１膜４０によりカソード室１２と区画されている。そのため、金属イオンを含むイオン種が第１膜４０を通過してアノード室１１とカソード室１２との間を移動することを可能にする一方で、非イオン性のめっき添加剤が第１膜４０を通過して移動することは抑制される。

ステップＳ２０において、アノード室１１に供給されためっき液Ｐｓの一部を第２領域Ｒ２に案内する。上述のめっきモジュール４００においては、ステップＳ１０において、めっき液Ｐｓは最初にアノード室１１の第１領域Ｒ１に供給される。ステップＳ２０において、アノード室１１の第１領域Ｒ１に供給されためっき液Ｐｓの一部を、第２膜５０の開口５１を通じて第２領域Ｒ２に移動させる。

上述のように、第１領域Ｒ１の気泡Ｂｕは、第２膜５０により第２領域Ｒ２に流入することが抑制されるので、第２領域のアノード液に含まれる気泡Ｂｕの濃度を第１領域Ｒ１のアノード液に含まれる気泡Ｂｕの濃度よりも小さくすることができる。

なお、ステップＳ２０は、第１領域Ｒ１に存在するアノード液に含まれる気泡Ｂｕが第２領域Ｒ２に入ることを防止するステップともいえる。具体的には、第１領域Ｒ１に存在するアノード液に含まれる気泡Ｂｕを、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との流体接続場所である開口５１から遠ざかるように移動させることで、第１領域Ｒ１に存在するアノード液に含まれる気泡Ｂｕが第２領域Ｒ２に入ることを抑制することができる。

ステップＳ３０において、アノード室１１の第１領域Ｒ１からアノード液を排出する。アノード室１１の第１領域Ｒ１からアノード液を排出することで、第１領域Ｒ１のアノード液に含まれる気泡Ｂｕを除去することができる。上述のめっきモジュール４００を用いる場合、アノード用排出口１６ａからアノード液を排出することで、効率的にアノード液に含まれる気泡Ｂｕを除去することができる。

ステップＳ４０において、アノード室１１の第２領域Ｒ２からアノード液を排出する。上述のめっきモジュール４００を用いる場合、アノード用排出口１６ｂによって、第２領域Ｒ２からアノード液を排出する。なお、上述のように第２領域Ｒ２には気泡Ｂｕがほとんど含まれていないので、気泡Ｂｕの除去という観点では、第２領域Ｒ２からアノード液を排出す必要はない。そのため、ステップＳ４０は省略してもよい。

なお、アノード室１１の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２から排出されたアノード液は、気泡Ｂｕを除去する等の処理を施したのち、再び、アノード室１１に供給してもよい（ステップＳ１０）。このようにすることで、めっき処理の実行中にアノード液を循環させることができる。上述のめっきモジュール４００において、アノード用排出口１６ａ及びアノード用排出口１６ｂから排出されたアノード液を一時的に貯留するリザーバータンクを設けることができる。リザーバータンクで、アノード液の気泡Ｂｕの除去や、アノード液の成分の調整を行うことができる。

ステップＳ５０においては、基板Ｗｆが配置されたカソード室１２にめっき液Ｐｓ（このカソード室１２に供給されるめっき液Ｐｓを「カソード液」と称する場合がある）を供給する。具体的には、カソード用供給口１７によって、カソード液をカソード室１２に供給する。

なお、カソード室１２からオーバーフローしてオーバーフロー槽１０ｃに一時的に貯留されたカソード液は、カソード用排出口１８から排出されて、カソード室１２用のリザーバータンクに一時的貯留された後に、再び、カソード用供給口１７からカソード室１２に供給されてもよい。この場合、基板Ｗｆへのめっき処理の実行中に、カソード液も循環することになる。

ステップＳ６０においては、基板Ｗｆとアノード１３との間に電気を流して、基板Ｗｆに金属を電気めっきする。以上の工程により、基板Ｗｆの下面にめっき処理が施される。

なお、上述のステップＳ１０からステップＳ６０は実行順序を限定するものではなく、任意の順序で実行してよい。一例として、めっき処理において、上述のステップＳ１０からステップＳ６０は全て同時に実行されている。また、めっき処理の実行中に、任意のタイミングで一部のステップを中断したり、中断していた処理の一部を再開したりしてもよい。

以上のような本実施形態に係るめっき処理方法によれば、第２領域Ｒ２のアノード液に含まれる気泡Ｂｕの濃度が第１領域Ｒ１のアノード液に含まれる気泡Ｂｕの濃度よりも低いので、気泡Ｂｕが第１膜４０の下面に全体的に滞留することを抑制することができる。この結果、第１膜４０の下面に全体的に滞留した気泡Ｂｕに起因して、基板Ｗｆのめっき品質が悪化することを抑制することができる。

なお、上述した実施形態において、アノード室１１に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを設けることができるのであれば、めっき処理方法に用いられるめっき装置は、上述しためっき装置１０００に限定されるものではない。

（変形例１）
図９は、実施形態の変形例１に係るサポート部材６０Ａの構成を説明するための図である。具体的には、図９は、本変形例に係るサポート部材６０Ａについて、図４と同じ箇所（Ａ１部分）を模式的に示している。なお、図９の一部には、サポート部材６０Ａの一部（Ａ３部分）の模式的な斜視図も併せて図示されている。本変形例に係るサポート部材６０Ａは、第２部位６４に代えて、第２部位６４Ａを備えている点において、前述したサポート部材６０と異なっている。

第２部位６４Ａは、第２部位６４Ａの側壁６５の一部に、めっき液Ｐｓが通路孔６６に流入するための流入口６６ａが設けられている点と、第２部位６４Ａの下端（側壁６５の下端）が閉塞部材６８によって閉塞されている点とにおいて、前述した第２部位６４と異なっている。

本変形例において、めっき液Ｐｓは、第２部位６４Ａの側壁６５に設けられた流入口６６ａから第２部位６４Ａの通路孔６６に流入する。次いで、めっき液Ｐｓは、この通路孔６６を通過して第２領域Ｒ２に流入する。

なお、流入口６６ａの個数は、特に限定されるものではなく、１個でもよく、複数個でもよい。本変形例に係る流入口６６ａは、一例として、側壁６５の一部に複数個設けられている。

本変形例においても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態や変形例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態や変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、さらなる種々の変形・変更が可能である。

１０めっき槽
１０ａ底壁
１０ｂ外周壁
１１アノード室
１２カソード室
１３アノード
１６ａ，１６ｂアノード用排出口
２０基板ホルダ
４０第１膜（「膜」）
５０第２膜（「第２の膜」）
５１開口
５２傾斜部位
６０サポート部材
４００めっきモジュール
１０００めっき装置
Ｗｆ基板
Ｐｓめっき液（「アノード液」又は「カソード液」）
Ｂｕ気泡
Ｒ１第１領域
Ｒ２第２領域

Claims

基板に金属を電気めっきするめっき処理方法であって、
膜によってカソード室から分離されるとともにアノードが配置されたアノード室の第１領域にアノード液を供給するステップであって、金属イオンを含むイオン種が前記膜を通過することを許容する一方で、非イオン性のめっき添加剤が前記膜を通過することを抑制するステップと、
前記第１領域に供給されたアノード液の一部を、前記膜の下方且つ前記第１領域よりも上方に位置する第２領域に案内することで、前記第２領域のアノード液に含まれる気泡の濃度を前記第１領域のアノード液に含まれる気泡の濃度よりも低くするステップと、
前記第１領域からアノード液を排出するステップと、
前記第２領域からアノード液を排出するステップと、
前記基板が配置された前記カソード室にカソード液を供給するステップと、
前記基板と前記アノードとの間に電気を流して、前記基板に金属を電気めっきするステップと、を含む、めっき処理方法。
前記第２領域は、前記膜よりも下方に配置された第２の膜よりも上方且つ前記膜よりも下方の領域であり、
前記第１領域は、前記第２の膜よりも下方の領域である、請求項１に記載のめっき処理方法。
前記第２の膜は、水平方向に対して傾斜する傾斜部位を有する、請求項２に記載のめっき処理方法。
前記傾斜部位は、前記アノード室の中央側から前記アノード室の外縁側に向かうに従って上方に位置するように傾斜する、請求項３に記載のめっき処理方法。
前記第２の膜の下面は前記膜の下面よりも平滑である、請求項２～４のいずれか１項に
記載のめっき処理方法。