JP7108801B1 - めっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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めっき装置を提案する。【解決手段】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、を備える。また、めっき装置は、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、前記導管の前記第２部分に配置され、めっき液の電位を計測するように構成された電位センサと、を備える。【選択図】図４

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の向上を図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、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、前記導管の前記外側領域に配置され、めっき液の電位を計測するように構成された電位センサと、を備える。

別の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、前記めっき槽内で前記基板ホルダと前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダと前記アノ
ードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、前記導管の前記第２部分に配置された補助アノードと、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、第１実施形態のめっきモジュールの導管周辺を拡大して示す模式図である。 図５は、本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６は、制御モジュール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の位置の調整の一例が示されている。 図７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８は、制御モジュールによるめっき条件の調整の一例として、めっき処理中の補助アノードに流れる電流調整の一例が示されている。 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３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。

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、本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、本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１、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、および、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納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、ロードポート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の数およ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など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。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の数およ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にカセットに収納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から基板を収納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。

＜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、めっきモジュール４００は、抵抗体４５０を有しなくてもよい。なお、抵抗体４５０の具体的な材質は特に限定されるものではないが、本変形例においては、一例として、ポリエーテルエーテルケトン等の多孔質の樹脂を用いている。

カソード領域４２２の基板Ｗｆの表面近傍には、めっき液を撹拌するためのパドル４５６が設けられている。パドル４５６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４５６は、基板Ｗｆの表面と平行に往復運動することで、基板Ｗのめっき中に十分な金属イオンが基板Ｗの表面に均一に供給されるようにめっき液を攪拌する。ただし、こうした例に限定されず、パドル４５６は、例えば基板Ｗｆの表面に垂直に移動するように構成されてもよい。なお、めっきモジュール４００は、パドル４５６を有しなくても
よい。

また、カソード領域４２２には、導管４６２が設けられている。導管４６２は、中空管であり、一例として、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）といった樹脂で形成することができる。なお、カソード領域４２２に抵抗体４５０が備えられている場合、導管４６２は、基板Ｗｆと抵抗体４５０との間に設けられるとよい。また、パドル４５６が備えられている場合、導管４６２は、パドル４５６と干渉しないように配置されるとよく、一例として、パドル４５６と同じ高さであってパドル４５６の外周側（図３中、左右方向の外側）に配置されることが好ましい。

図４は、第１実施形態のめっきモジュールの導管４６２周辺を拡大して示す模式図である。図３及び図４に示すように、導管４６２は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域に配置された開口端４６４を有する。つまり、開口端４６４は、基板Ｗｆの板面に垂直な方向において基板Ｗｆとアノード４３０との間に位置し、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに基板Ｗｆと重なる位置に配置される。開口端４６４は、被めっき面Ｗｆ－ａに近づけて配置されることが好ましく、被めっき面Ｗｆ－ａに面するように構成されることが好ましい。一例として、開口端４６４と被めっき面Ｗｆ－ａとの距離は、数百マイクロメートル、数ミリメートル、又は数十ミリメートルである。なお、開口端４６４は、基板Ｗｆとアノード４３０とを結ぶ方向に垂直な方向（図３及び図４中、左右方向）に開口してもよいし、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに向いて傾斜して開口してもよい。また、導管４６２は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域から離れた領域まで延在し、本実施形態では、めっき槽４１０の外まで延在する。以下では、導管４６２における基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域に配置される部分を「第１部分４６２ａ」と呼称し、導管における基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域から離れた領域に配置される部分を「第２部分４６２ｂ」と呼称する。導管４６２は、基板Ｗｆとアノード４３０とを結ぶ方向（本実施形態では上下方向）から垂直な方向（図３及び図４では左右方向）に延在することが好ましい。ただし、こうした例に限定されず、導管４６２は、任意の方向に延在してもよい。

導管４６２の内部は、カソード領域４２２と同様にめっき液で満たされる。導管４６２には、導管４６２内をめっき液で満たすための充填機構４６８が設けられてもよい。充填機構４６８としては、公知の種々の機構を採用することができ、一例として、空気抜き弁、またはめっき液を供給するための機構などを採用することができる。充填機構４６８は、一例として、導管４６２の第２部分４６２ｂに設けられる。

なお、図３及び図４では、見易さのため、１つの導管４６２が示されているが、めっき槽４１０には複数の導管４６２が設けられてもよい。複数の導管４６２を設ける場合、それぞれの導管４６２の開口端４６４が基板Ｗｆの中心から異なる距離に配置されるものとしてもよい。また、複数の導管４６２を設ける場合、それぞれの導管４６２の開口端４６４は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａからの距離が等しい位置に配置されることが好ましい。

導管４６２の第２部分４６２ｂには、電位センサ４７０が設けられる。なお電位センサ４７０は、図３及び図４ではめっき槽４１０の外部に配置されているが、めっき槽４１０内部に配置されてもよい。電位センサ４７０は、導管４６２内に満たされためっき液の電位を検出する。ここで、導管４６２内のめっき液は開口端４６４のめっき液と概ね同一の電位であり、電位センサ４７０による検出電位は、開口端４６２ａのめっき液の電位と概ね等しい。よって、開口端４６４近傍を電位センサ４７０による疑似的な電位検出位置とすることができ、導管４６２の第２部分４６２ｂに設けられた電位センサ４７０によって被めっき面Ｗｆ－ａ近くの電位を測定することができる。電位センサ４７０による検出信
号は、制御モジュール８００に入力される。

なお、めっきモジュール４００では、めっき槽４１０内の比較的電位変化がない場所に参照用の電位センサ（図示せず）を設け、参照用の電位センサによる検出電位と、電位センサ４７０による検出電位との差が取得されることが好ましい。電位センサ４７０によって測定される電位差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４１０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４３０、電位センサ２個（電位センサ４７０及び参照用の電位センサ）、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。

制御モジュール８００は、電位センサ４７０による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とができる。これは、めっき処理におけるめっき電流と電位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。電位センサ４７０によって検出される電位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、制御モジュール８００は、検出信号に基づいてめっき処理中の基板内で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。

＜終点検出、終点予想＞
また、制御モジュール８００は、電位センサ４７０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、制御モジュール８００は、電位センサ４７０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４７０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。図３に示すように、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４８０が設けられる。遮蔽体４８０は、例えば誘電体材料からなる略板状の部材である。図５は、本実施形態の遮蔽体４８０と基板Ｗｆとを下方から見た模式図である。なお、図５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４８０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５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５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４８０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４８０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４８０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５に示す例では、遮蔽体４８０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５に示す例では、遮蔽体４８０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４８０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、導管４６２に設けられた電位センサ４７０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、電位センサ４７０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、基板ホルダ４４０（基板Ｗｆ）の回転を伴って電位センサ４７０による検出を行うことにより、センサ４７０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、電位センサ４７０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、めっき槽４１０内に設けられた導管４６２を通じて電位センサ４７０によって電位を検出することにより、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、アノードマスク４２６の開口寸法、および遮蔽体４８０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。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４８０の位置を調整するとよい。図６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４８０の位置の調整の一例が示されている。図６に示す例では、基板Ｗｆの回転を伴って電位センサ４７０により基板Ｗｆ外周近くの所定の検出ポイントＳｐ（図５参照）が検出されており、これにより基板Ｗｆの周方向（図５中の一点鎖線参照）の膜厚変化が測定されている。図６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６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４８０が退避位置に移動し（図６中、「ＯＦＦ」）、他の領域では遮蔽体４８０が遮蔽位置に移動する（図６中、「ＯＮ」）ように、基板Ｗｆの回転に伴う遮蔽体４８０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４８０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４８０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。

＜第２実施形態＞
図７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。第２実施形態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同一の符号を用いると共に説明を省略する。第２実施形態のめっきモジュール４００では、第１実施形態のめっきモジュール４００と同様に、めっき槽４１０内に導管４６２が配置されており、この導管４６２の第２部分４６２ｂに、電位センサ４７０に代えて、補助アノード４７２が設けられている。なお、めっきモジュール４００は、補助アノード４７２が設けられた第１の導管４６２と、電位センサ４７０が設けられた第２の導管４６２とを備えてもよい。この場合には、限定するものではないが、第１の導管４６２の開口端４６２ａと、第２の導管４６２の開口端４６２ａとは、基板Ｗｆの中心から同一の距離に配置されることが好ましい。また、めっきモジュール４００は、補助アノード４７２が設けられた第１の導管４６２と、電位センサ４７０が設けられた第２の導管４６２とを、複数組備えてもよい。

補助アノード４７２は、導管４６２内のめっき液を通じて、基板Ｗｆとの間に電圧を印加することができるように構成される。ここで、補助アノード４７２と基板Ｗｆとの間に電圧が印加されることにより、主に導管４６２の開口端４６４近傍の被めっき面Ｗｆ－ａに電流が流れる。よって、補助アノード４７２を用いることにより、開口端４６４近傍の局所的な領域において導電膜（めっき膜）の析出を促進させることができる。特に基板ホルダ４４０（基板Ｗｆ）の回転を伴って補助アノード４７２を使用することにより、制御モジュール８００は、めっき膜の形成が遅い（膜厚が小さい）領域に対して局所的にめっき膜の析出を促進させることができ、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。

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、めっき処理中の補助アノード４７２に流れる電流調整の一例が示されている。図８に示す例では、図６に示す例と同様に、上段に、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。一例として、制御モジュール８００は、膜厚ｔｈが少ない領域ほど、補助アノード４７２に流れる電流が大きくなるように、補助アノード４７２と基板Ｗｆとの間に印加する電圧を調整して、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、第２実施形態では、制御モジュール８００は、めっき膜厚を推定する際に、補助アノード４７２によるめっき膜の形成を考慮することが好ましい。こうすることにより、基板Ｗｆに形成されるめっき膜厚の推定精度を向上させることができる。

＜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同一の符号を付して説明を省略する。変形例のめっきモジュール４００では、導管４６２が駆動機構４６６によって移動可能に構成されている。駆動機構４６６は、制御モジュール８００によって制御され、導管４６２の開口端４６４の位置を調整することができる。駆動機構４６６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。上記したように電位センサ４７０によって検出される導管４６２内の電位は、開口端４６４近傍の電位とほぼ等しいため、駆動機構４６６によって導管４６２の開口端４６４の位置を調整することにより、電位センサ４７０による疑似的な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、電位センサ４７０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、導管４６２に電位センサ４７０が設けられているが、第２実施形態で説明したように、導管４６２に補助アノード４７２が設けられてもよい。こうすれば、駆動機構４６６によって導管４６２の開口端４６４の位置を調整することにより、被めっき面Ｗｆ－ａにおける補助アノード４７２からの電圧が作用する場所を調整することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、第３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、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をさらに備えている。調整板４５４は、基板Ｗｆ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４５４ａを有している。

また、めっきモジュール４００Ａは、めっき槽４１０Ａ内に導管４６２Ａが設けられている。導管４６２Ａは、一例として、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）といった樹脂で形成することができる。導管４６２Ａは、上記した実施形態の導管４６２と同様に、基板Ｗｆとアノード４３０Ａとの間の領域に配置された開口端４６４Ａを含む第１部分４６２Ａａと、基板Ｗｆとアノード４３０Ａとの間の領域から離れた領域に配置された第２部分４６２Ａｂと、有する。また、導管４６２Ａの第２部分４６２Ａｂには、電位センサ４７０Ａが設けられる。電位センサ４７０Ａ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３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、めっき処理中に電位センサ４７０Ａ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、電位センサ４７０Ａ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。

なお、第３実施形態におけるめっきモジュール４００Ａにおいても、電位センサ４７０Ａに代えて、補助アノード４７２が導管４６２Ａに設けられてもよい。こうすれば、第２実施形態で説明したのと同様に、補助アノード４７２を用いてめっき条件を調整することができる。また、めっきモジュール４００Ａは、補助アノード４７２が設けられた第１の導管４６２Ａと、電位センサ４７０Ａが設けられた第２の導管４６２Ａとを１組または複数組備えてもよい。さらに、導管４６２が駆動機構４６６によって移動可能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、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、前記導管の前記外側領域に配置され、めっき液の電位を計測するように構成された電位センサと、を備える。
形態１によれば、めっき処理中にめっき槽内のめっき液の電位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、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、前記めっき槽内で前記基板ホルダと前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダと前記アノードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、前記導管の前記第２部分に配置された補助アノードと、を備える。
形態２によれば、導管に配置された補助アノードを使用して、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３］形態３によれば、形態１または２において、前記導管の前記開口端は、前記基板ホルダに保持された基板の被めっき面に面する。

［形態４］形態４によれば、形態１から３において、前記アノードと前記基板ホルダに保持された基板との間に配置された抵抗体を備え、前記導管の開口端は、前記抵抗体と前記基板との間に配置される。

［形態５］形態５によれば、形態１から４において、前記導管の前記第２部分は、前記めっき槽の外部に延在する。

［形態６］形態６によれば、形態１から５において、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間に配置されたパドルと、前記パドルを運動させてめっき液を攪拌するためのパドル攪拌機構と、を備え、前記導管の前記第１部分は、前記パドルの外周側に配置される。

［形態７］形態７によれば、形態１において、前記電位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制御モジュールを備える。

［形態８］形態８によれば、形態７において、前記制御モジュールは、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９］形態９によれば、形態１、７、８において、めっき処理中に、前記電位センサによる検出信号に基づいて、めっき条件を調整する制御モジュールを備える。

［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る。

［形態１１］形態１１によれば、形態１から１０において、前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、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１２］形態１２によれば、形態１から１０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
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
４５６…パドル
４６２…導管
４６２ａ…第１部分
４６２ｂ…第２部分
４６４…開口端
４６６…駆動機構
４６８…充填機構
４７０、４７０Ａ…電位センサ
４７２…補助アノード
４８０…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 (12)

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、
   前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域に配置された開口端を含む第１部分、および、前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間の領域から離れた第２部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる導管と、
   前記導管の前記第２部分に配置され、めっき液の電位を計測するように構成された電位センサである第１検知電極と、
   前記めっき槽内における前記開口端に比べて電位変化がない第２位置に配置された参照用の電位センサである第２検知電極と、
   前記第１検知電極と前記第２検知電極との電位差を測定して、前記電位差に基づいて前記基板のめっき膜厚を推定する制御モジュールと、
   を備えるめっき装置。
2. 前記導管の前記開口端は、前記基板ホルダに保持された基板の被めっき面に面する、請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記アノードと前記基板ホルダに保持された基板との間に配置された抵抗体を備え、
   前記導管の開口端は、前記抵抗体と前記基板との間に配置される、
   請求項１または２に記載のめっき装置。
4. 前記導管の前記第２部分は、前記めっき槽の外部に延在する、請求項１から３の何れか１項に記載のめっき装置。
5. 前記基板ホルダに保持された基板と前記アノードとの間に配置されたパドルと、
   前記パドルを運動させてめっき液を攪拌するためのパドル攪拌機構と、
   を備え、
   前記導管の前記第１部分は、前記パドルの外周側に配置される、
   請求項１から４の何れか１項に記載のめっき装置。
6. 前記制御モジュールは、前記第１検知電極と前記第２検知電極との電位差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. 前記制御モジュールは、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。
8. めっき処理中に、前記第１検知電極と前記第２検知電極との電位差に基づいて、めっき条件を調整する制御モジュールを備える、請求項１から７の何れか１項に記載のめっき装置。
9. 前記めっき槽内で前記基板ホルダと前記アノードとの間に配置された開口端を含む第３部分、および、前記基板ホルダと前記アノードとの間から離れた第４部分を有し、めっき液で少なくとも一部が満たされる第２導管と、
   前記第２導管の前記第４部分に配置された補助アノードと、
   を更に備える、請求項１から８の何れか１項に記載のめっき装置。
10. 前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備える、請求項１から９の何れか１項に記載のめっき装置。
11. 前記基板ホルダは、前記めっき槽内において、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１０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、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１０の何れか１項に記載のめっき装置。

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