JP7165843B1 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Abstract

めっき液を保持するためのめっき槽と、 前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、 前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、 前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、 前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面に対向して、前記第２面から所定の間隔で離間して配置された裏面プレートであり、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を調節する裏面プレートと、を備えるめっき装置。

Description

本発明は、めっき装置及びめっき方法に関する。

半導体ウェハ等の基板にめっき処理を施すことが可能なめっき装置として、米国特許出願第２０２０－００１７９８９号明細書（特許文献１）に記載されたようなめっき装置が知られている。このめっき装置は、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、アノードと対向して配置されるようにカソードとしての基板を保持する基板ホルダと、前記アノードと前記基板ホルダとの間に配置されめっき槽内部をアノード室とカソード室とに仕切る隔膜とを備え、基板の表面に沿ってめっき液を流動させるものである。隔膜は、めっき槽内に固定されたフレームの下側に配置されるが、カソード室の圧力がアノード室の圧力より高くなると、隔膜がフレームから離れて下方に伸び、フレームと隔膜の間に気泡をトラップするポケットを形成することがある。このような現象を防止するために、米国特許出願第２０２０－００１７９８９号明細書（特許文献１）の装置では、アノード室の圧力がカソード室の圧力より高くなるようにアノード室へのめっき液の供給を調整し、隔膜が下方に伸びることを防止している。

米国特許出願第２０２０－００１７９８９号明細書

めっき装置では、アノードで発生する酸素等のガスの気泡が、基板、隔膜等に不均一に蓄積し、気泡蓄積部のイオン伝導抵抗（電気抵抗）が増大し、めっき膜厚分布の均一性が悪化する可能性がある。例えば、基板の被めっき面に気泡が蓄積し、基板上のめっき膜の生成を不安定にする可能性がある。また、隔膜に気泡が蓄積し、蓄積した気泡が抵抗成分となり、めっきが不安定になるおそれがある。また、基板近傍に多孔構造の抵抗体プレートを配置した場合、抵抗体プレートに気泡が蓄積し、蓄積した気泡が抵抗成分となり、めっきが不安定になるおそれがある。

また、アノードで発生したガス（例えば、活性酸素）がめっき液中の添加剤と反応して、添加剤を劣化させるおそれがある。

米国特許出願第２０２０－００１７９８９号明細書（特許文献１）では、アノードで発生するガスがめっきに及ぼす影響については述べられていない。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、めっき装置において、アノードで発生する気泡がめっき膜厚分布の均一性に与える影響を抑制することを目的の一つとする。

本発明の一側面によれば、 めっき液を保持するためのめっき槽と、 前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、 前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、 前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、 前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面に対向して、前記第２面から所定の間隔で離間して配置された裏面プレートであり、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を調節する裏面プレートと、を備えるめっき装置が提供される。

一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。 一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。 一実施形態に係るめっきモジュールの構成を説明するための断面図である。 めっきモジュールのアノード室を下方から見た模式図である。 アノード近傍の拡大断面図である。 アノードへの隔膜の固定構造を示す断面図である。 アノードへの隔膜の固定構造を示す断面図である。 第２実施形態に係るめっきモジュールの構成を説明するための断面図である。 実験用のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真である。 実験用のめっきモジュール（隔膜有）の断面模式図である。 めっき中のアノード電圧の測定結果である。 めっき前のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。 めっき中のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。 めっき前のめっきモジュール（隔膜有）の写真である。 めっき中のめっきモジュール（隔膜有）の写真である。 アノードから発生する気泡の移動を説明する模式図である。 アノードから発生する気泡の移動を説明する模式図である。 第３実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示す断面図である。 第３実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示す断面図である。 第３実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を下方からみた下面図である。 第３実施形態に係る気泡調節プレートの平面図及び断面図である。 アノード裏面上の気泡の排出を説明する模式図である。 第４実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示す断面図である。 第４実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示す断面図である。 第４実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を下方からみた下面図である。 アノード裏面上の気泡の排出を説明する模式図である。 変形例に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示す断面図である。 変形例に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を下方からみた下面図である。 変形例に係る気泡調節プレートの平面図及び断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るめっき装置１０００について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面は、物の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。

（第１実施形態）
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ウェハ（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、プリウェットモジュール２００及びスピンリンスドライヤ６００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プリウェットモジュール２００へ受け渡す。

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。搬送ロボット１１０は、スピンリンスドライヤ６００から基板を受け取り、乾燥処理を施し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。

［めっきモジュール］
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、一実施形態に係るめっきモジュールの構成を説明するための断面図である。図４は、めっきモジュールのアノード室を下方から見た模式図である。

本実施形態に係るめっき装置１０００は、基板の被めっき面を下向きにしてめっき液に接触させる、いわゆるフェースダウン式又はカップ式と称されるタイプ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、主として、めっき槽１０と、めっき槽１０内に配置されるアノード４１と、アノード４１と対向して配置されるように、カソードとしての基板Ｗｆを保持する基板ホルダ３１と、を備えている。めっきモジュール４００は、基板ホルダ３１を回転、傾斜及び昇降させる回転機構、傾斜機構及び昇降機構（図示略）を備えることができる。また、めっき槽１０の外側にオーバーフロー槽２０を設けてもよい。

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。めっき槽１０は、底壁と、この底壁の外周縁から上方に延在する側壁とを有しており、この側壁の上部が開口している。めっき槽１０は、めっき液を貯留する円筒形状の内部空間を有する。めっき液としては、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、めっき液には所定の添加剤が含まれている。但し、この構成に限定されるものではなく、めっき液は添加剤を含んでいない構成とすることもできる。めっき槽１０内部は、隔膜７１によって、アノード室Ｃａとカソード室Ｃｃとに仕切られており、アノード室Ｃａのめっき液Ｐａと、カソード室Ｃｃのめっき液Ｐｃは、同一であっても、異なってもよい。例えば、アノード室Ｃａのめっき液Ｐａと、カソード室Ｃｃのめっき液Ｐｃとで、添加剤の有無、濃度が互いに同一であっても、異なってもよい。

オーバーフロー槽２０は、めっき槽１０の外側に配置された、有底の容器によって構成されている。オーバーフロー槽２０は、めっき槽１０の上端を超えためっき液を一時的に貯留する。一例では、オーバーフロー槽２０のめっき液は、オーバーフロー槽２０用の排出口（図示せず）から排出されて、リザーバータンク（図示せず）に一時的に貯留された後に、再び、めっき槽１０に戻される。図３の例では、カソード室Ｃｃからオーバーフロー槽２０へめっき液をオーバーフローさせるオーバーフロー堰１０ｃと、アノード室Ｃａからオーバーフロー槽２０へめっき液をオーバーフローさせるオーバーフロー堰１０ａとは、略同一の高さに設定されている。

アノード４１は、めっき槽１０の内部の下部に配置されている。アノード４１の具体的な種類は特に限定されるものではなく、溶解アノードや不溶解アノードを用いることができる。本実施形態においては、アノード４１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、チタン、酸化イリジウム等（例えば、ＩｒＯ２／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ）を用いることができる。アノード４１の表面には、めっき液中の添加剤の分解を抑制する等の目的で、さらにトップコート層を有していてもよい。

本実施形態では、アノード４１の上面側（基板Ｗｆ側）にアノードマスク４３が設けられている。アノードマスク４３は、アノード４１を露出する開口部を有し、開口部によってアノード４１が露出する範囲を調節することにより、アノード４１から基板Ｗｆに向かう電場を調節する電場調節部材である。アノードマスク４３は、所定の開口寸法を有するアノードマスクでも、開口寸法を変更可能な可変アノードマスクでもよい。アノードマスク４３は、例えば、複数のブレードを備え、カメラの絞りと同様の機構により開口部の開口寸法を調整するものでもよい。

めっき槽１０の内部において隔膜７１よりも上方には、多孔質の抵抗体５１が配置されている。具体的には、抵抗体５１は、複数の孔（細孔）を有する多孔質の板部材によって構成されている。抵抗体５１よりも下方側のめっき液は、抵抗体５１を通過して、抵抗体５１よりも上方側に流動することができる。この抵抗体５１は、アノード４１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。このような抵抗体５１がめっき槽１０に配置されることで、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、抵抗体５１は本実施形態において必須の構成ではなく、本実施形態は抵抗体５１を備えていない構成とすることもできる。

めっき槽１０の内部において基板Ｗｆの近傍（本実施形態では、抵抗体５１と基板Ｗｆとの間）にパドル（図示略）を配置してもよい。パドルは、基板Ｗｆの被めっき面に対して概ね平行方向に往復運動して、基板Ｗｆ表面に強いめっき液の流れを発生させる。これにより、基板Ｗｆの表面近傍のめっき液中のイオンを均一化し、基板Ｗｆ表面に形成されるめっき膜の面内均一性を向上させることができる。

本実施形態において、アノード４１は、図５から図７に示すように、多数の貫通孔４１Ａを有する板状部材である。アノード４１は、ラス（金網）構造、その他、複数の貫通孔が設けられた板状部材とすることができる。アノード４１の厚さは、特に限定されないが、アノード４１自体の強度、及びアノード４１表面で発生した酸素が貫通孔内からアノード４１の裏面へ排出されやすい観点から、０．５ｍｍ～３ｍｍ程度であることが好ましい。貫通孔の形状やサイズも特に限定されないが、加工の容易性や、めっき時の電圧の安定性の観点から、開口のサイズ（円形の場合は直径、四角形の場合は１辺の長さ）は、１ｍｍ～５ｍｍ程度であることが好ましい。アノード４１は、アノード押さえとも称されるアノードホルダ４２によってめっき槽１０内で支持されている。アノード４１の前面（カソード／基板側の面、この例では上面）には、めっき液が浸透・湿潤可能なイオン透過性を有する隔膜７１（Nafion（登録商標）、多孔質膜等）が接合又は密着されている。本実施形態では、この隔膜７１によって、めっき槽１０内部がアノード室Ｃａとカソード室Ｃｃとに分離される。隔膜７１は、めっき液中の陽イオン（例えば、水素イオンＨ＋）を透過させる一方、めっき液中の気泡（例えば、酸素ガス）及び添加剤を透過させない膜である。不溶解アノードを使用する場合、アノード表面でめっき液中に水素イオンＨ＋が発生する。隔膜７１は、例えば、中性膜、イオン交換膜、又はそれらの組み合わせとすることができる。隔膜７１は、複数の膜又は層を重ねたものでもよい。隔膜７１の構成は、一例であり、他の構成をとることができる。

図５は、アノード４１近傍の拡大断面図である。アノード４１は多数の貫通孔４１Ａを有するため、アノード４１の表面は、電極反応中においても貫通孔４１Ａより供給されるめっき液で常に湿潤した状態に保たれる。隔膜７１は、めっき液が浸透・湿潤可能なイオン透過性を有する膜であるので、同図に示すように、アノード４１は、基板側の面（隔膜７１が密着した箇所又はその近傍）において、めっき液と反応し、陽イオン（例えば水素イオンＨ＋）が隔膜７１を通してカソード室Ｃｃ、つまり基板側に伝達される。従って、アノード４１の基板側の面（隔膜７１が密着した箇所又はその近傍）から隔膜７１の内部を通って基板Ｗｆに至るイオン伝導パス（電流パス）が形成される。一方、アノード４１の表面で発生したガス（例えば、酸素Ｏ２）の気泡６１は、隔膜７１を通過することができず、アノード４１の多数の貫通孔４１Ａを通じてアノード４１の裏面（前面と反対側の面）側へ移動する。アノード４１の裏面側に移動した気泡６１は、隔膜７１の外側に設けられた排出口１１（図３、図４）を通じて、めっき槽１０外部へ排出される。

この構成では、隔膜７１がアノード４１の基板側の面に密着しているので、アノード４１の表面で発生した気泡６１が基板Ｗｆ側へ拡散するのを抑制することができる。これにより、気泡６１が基板側に拡散し、抵抗体５１、基板Ｗｆ等に気泡６１が付着することを抑制することができる。また、隔膜７１がアノード４１に密着しているので、隔膜７１とアノード４１との間に気泡６１が蓄積することが防止される。特に、隔膜７１がアノード４１から離間している場合のように、隔膜７１の裏面に気泡６１が蓄積する問題を回避することができる。なお、気泡６１の排出経路となるアノード４１の裏面側は、アノード４１と基板Ｗｆ間の主要なイオン伝導パスではないため、ここに気泡６１が存在しても、気泡６１がアノード－基板間のイオン伝導抵抗成分とはならず、アノード－基板間のイオン伝導（めっき電流）への影響は殆どない。

この構成では、アノード４１の基板側の面（隔膜７１が密着した箇所又はその近傍）から隔膜７１を通じて陽イオン（Ｈ＋）を基板Ｗｆ側に伝導させることができるので、気泡６１の影響を回避しつつ、アノード４１と基板Ｗｆとの間のイオン伝導パスを確実に確保することができる。

以上より、この構成によれば、アノード－カソード間のイオン伝導パスが安定して確保されると共に、アノード－カソード間のイオン伝導パス上に気泡６１が蓄積してイオン伝導に悪影響を与えることを回避することができる。この結果、アノードで発生する気泡の影響を抑制して、基板上のめっきを安定して行うことができ、めっき膜厚の均一性を向上し得る。

なお、本実施形態では、めっき槽１０において、隔膜７１の外側には、ガスの排出口１１（図３、図４参照）が設けられている。アノード４１の裏面側に移動した気泡６１は、図３に示すように、排出口１１からめっき槽１０外部に排出される。この構成では、排気口１１を介して、アノード４１で発生した気泡６１を自然に排出することが可能であり、アノード室Ｃａのめっき液を循環させて気泡を排出する必要がない。なお、アノード室Ｃａのめっき液を循環させてもよい。これにより、アノード室Ｃａにある気泡の排出を更に促進させることができる。この場合、アノード４１の下側に過剰かつ不均一に酸素が蓄積されることが抑制されることで、アノード４１の貫通孔４１Ａ内の気泡（酸素ガス）の排出が促進され、めっき膜の均一性が更に向上し得る。アノード室Ｃａのめっき液の循環は、カソード室Ｃｃのめっき液の循環経路８０と同様に構成することができる。但し、アノード室Ｃａから排出しためっき液を再度アノード室Ｃａに戻すような接続となる。

また、本実施形態では、図４に示すように、アノードホルダ４２の下面に切り欠き４２Ａを設けている。切り欠き４２Ａは、切り欠き４２Ａの部分でアノードホルダ４２の高さが低くなるようにして形成してもよいし、又は、切り欠き４２Ａの部分でアノードホルダ４２が不連続になるように形成してもよい。これは、図６及び図７に示すように、アノードホルダ４２の下部がアノード４１の裏面よりも下方に突出する構造である場合に、アノード４１の裏面に蓄積した気泡６１が、切り欠き４２を通って排出口１１に向かって移動し易くするためである。切り欠き４２は、排出口１１の近傍又は排出口１１に対向する位置に設けることが好ましい。但し、アノードホルダ４２に切り欠き４２Ａを設けなくてもよい。切り欠き４２Ａ及び排出口１１は、アノード４１の周囲に複数形成してもよい。また、気泡６１を排出しやすくする目的で、アノード４１自体を水平よりも斜めに傾斜させて配置することもできる。この場合、切り欠き４２は、アノードの中心よりも上方に配置するのが好ましい。

図６及び図７は、アノード４１への隔膜７１の固定構造を示す断面図である。これらの図において、アノード４１の裏面の中心部には、アノード４１に給電するための給電用ボス４４が設けられている。給電用ボス４４は、アノード４１と一体に形成されてもよく、アノード４１に取り付けられても良い。なお、図３では、押さえ板７２（図６）、押さえリング７３（図７）を省略している。

図６の例では、隔膜７１は、多数の貫通孔７２Ａを有する押さえ板７２によってアノード４１の基板側の面に押し付けられ、アノード４１の上面に密着した状態で固定される。押さえ板７２は、アノード４１、隔膜７１を上から押さえるようにアノードホルダ４２に対して、螺子等の締結部材７４で固定されている。この構成では、押さえ板７２とアノード４１とで隔膜７１を挟持して、隔膜７１をアノード４１に密着させる。また、押さえ板７２と隔膜７１のとの間には、これらの間をシールするシール部材７５（例えば、Ｏリング）が設けられている。アノードホルダ４２及び押さえ板７２は、めっき液で腐食されない材質とすることが好ましく、例えば、塩化ビニル等の樹脂、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属で構成することができる。

図７の例では、隔膜７１は、アノード４１の基板側の面に接合されて固定されている。隔膜７１をアノード４１に接合する接合層７５は、イオン透過性を有することが好ましい。例えば、イオン交換基を有する樹脂や、樹脂及びフィラーを含む多孔質接合層とすることができ、一例ではスルホン酸基を有する、パーフルオロカーボン材料とすることができる。また、隔膜７１の外周部は、押さえリング７３によってアノードホルダ４２に対して押し付けられて固定されている。また、押さえリング７３と隔膜７１との間には、これらの間をシールするシール部材７５（例えば、Ｏリング）が設けられている。アノードホルダ４２及び押さえリング７３は、めっき液で腐食されない材質とすることが好ましく、例えば、塩化ビニル等の樹脂、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属で構成することができる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係るめっきモジュールの構成を説明するための断面図である。以下では、上記実施形態と異なる点を主に説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を省略する。本実施形態では、めっき槽１０のカソード室Ｃｃの側壁の最下部が、排出口１１の側壁の最下部よりも、わずかに高くなるように構成する。これにより、めっき槽１０のカソード室Ｃｃのオーバーフロー面Ｓｃを、アノード室Ｃａ（排出口１１）のオーバーフロー面Ｓａに対して、わずかに（隔膜を介した液移動を最小限とする程度に）高く設定する。なお、排出口１１は、アノード室Ｃｃに連絡されているため、排出口１１のオーバーフロー面Ｓａが、アノード室Ｃａのオーバーフロー面となる。同図では、オーバーフロー面Ｓｃとオーバーフロー面Ｓａの差をｈ１で示す。この構成では、同図の矢印Ａ３、Ａ２に示すように、カソード室Ｃｃをアノード室Ｃａに対して微加圧することにより、隔膜７１のアノード４１への密着を向上させることができる。

めっき槽１０は、カソード室Ｃｃからめっき槽１０の外部にめっき液をオーバーフローさせるオーバーフロー堰１０ｃを備える。この例では、オーバーフロー堰１０ｃは、めっき槽１０のカソード室Ｃｃと、オーバーフロー槽２０との間のカソード室Ｃｃの側壁である。また、めっき槽１０は、アノード室Ｃａからめっき槽１０の外部にめっき液をオーバーフローさせるオーバーフロー堰１０ａを備える。この例では、オーバーフロー堰１０ａは、めっき槽１０の排出口１１と、オーバーフロー槽２０との間の側壁（めっき槽１０の排出口１０の部分の側壁）である。オーバーフロー堰１０ｃの高さ（オーバーフロー面Ｓｃ）が、オーバーフロー堰１０ａの高さ（オーバーフロー面Ｓａ）よりも高く設定されることにより、カソード室Ｃｃとアノード室Ｃａの間に圧力差（カソード室Ｃｃの圧力＞アノード室Ｃａの圧力）が生じる。なお、隔膜７１を介した液移動を最小限とする程度に（又は過度に行わないように）、カソード室Ｃｃとアノード室Ｃａの圧力差、即ち各オーバーフロー堰１０ｃ、１０ａの高さを設定する。他の構成は、上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。

また、上記実施形態及び本実施形態において、図８に示すように、オーバーフロー槽２０内に回収しためっき液をポンプ８１によりカソード室Ｃｃに循環させる循環経路８０を設けてもよい。循環経路８０の途中に１又は複数のリザーバを設けても良い。

［めっきモジュールの実験例］
上記実施形態の構成を用いた実験例を以下に説明する。図９は、実験用のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。図１０は、実験用めっきモジュール（隔膜有）の写真である。図１２は、図１０に示す実験用めっきモジュール（隔膜有）の断面を模式的に示したものである。図９では、めっき液を保持するめっき槽１０内に、アノード４１と、アノード４１から所定の間隔で上方に離間したカソード３２（基板Ｗｆに相当）とが配置されている。図１０では、めっき液を保持するめっき槽１０内に、アノード４１と、アノード４１の上面に密着した隔膜７１と、隔膜７１を押さえる押さえ板７２と、押さえ板７２から所定の間隔で上方に離間したカソード３２とが配置されている。各図において、アノード４１は、電源９５（図１２参照）の正極端子に接続され、カソード３２は、電源９５の負極端子に接続される。図９の構成は、図１２において、隔膜７１及び押さえ板７２を省略したものになる。

図１２において、符号９５は、アノード－カソード間に電圧を印加する電源を示し、符号９１、９２は、クランプ片を示す。同図に示すように、実験用めっきモジュール（隔膜有）では、めっき槽１０において、アノード４１、隔膜７１及び押さえ板７２がクランプ９１、９２で互いに密着され、押さえ板７２から所定の間隔で上方に離間してカソード３２が配置される。なお、図１２において隔膜７１、押さえ板７１を省略したものが、図９に示す実験用のめっきモジュール（隔膜無）に概ね一致する。

図１１Ａから図１１Ｅは、実験用めっきモジュール（隔膜有）の組み立て手順を説明する写真を示す。図１１Ａでは、一対のクランプ片９１の上にアノード４１を配置する。アノード４１とクランプ片９１とは、例えばテープ等で固定する。図１１Ｂでは、アノード４１の上面に隔膜７１を配置する。図１１Ｃでは、隔膜７１上に押さえ板７２を配置する。図１１Ｄでは、押さえ板７２の上に一対のクランプ片９２を配置し、クランプ片９１とクランプ片９２をテープ等で固定することにより、アノード４１、隔膜７１及び押さえ板７２をクランプ片９１、９２で挟んで固定する。図１１Ｅは、図１１Ｄの状態を下方からみた写真である。その後、図１０に示すように、押さえ板７２から上方に離間するように、カソード３２を配置する。カソード３２は、めっき液による浮力により押さえ板７２から離間するが、適宜、スペーサ等の上にカソード３２を配置して押さえ板７２から離間させてもよい。

なお、実験用めっきモジュール（隔膜無）は、図９に示すように、めっき槽１０内にアノード４１を配置し、アノード４１から上方に離間するようにカソード３２を配置すればよい。カソード３２は、めっき液による浮力により押さえ板７２から離間するが、適宜、スペーサ等の上にカソード３２を配置して押さえ板７２から離間させてもよい。

実験に使用した各種パラメータは、以下の通りである。尚、実験ではアノードでの気泡発生の様子を観察するのを容易にする目的で、めっき液の代わりに、金属イオンを含まない電解液を使用した。アノードにおける電極反応は、めっき液を用いた場合と同一である。アノード、カソード、電解液（めっき液）、カソードに対向するアノードとして機能するアノード面積、及び電流密度は、以下の通りである。
アノード：ＩｒＯ２/Ｔｉのラス（金網）
カソード：Ｐｔ／Ｔｉのラス（金網）
隔膜：Yumicron Y-9207TA (micro-porous membrane)（ユアサメンブレインシステム社）
電解液：１００ｇ／Ｌ－Ｈ２ＳＯ４
アノード面積(Anode area):０．２４ｄｍ２（６０ｍｍ×４０ｍｍ）
電流密度：５ＡＳＤ

図１３は、めっき中のアノード電圧の測定結果である。この測定結果に示すように、隔膜７１を用いた場合も、通電時のアノード４１の電圧は安定しており、隔膜無の場合と同様の電圧の変化を示すことが分かった。この結果から、隔膜７１をアノード４１に密着させても、アノード－カソード間の電圧が正常な変化を示し、正常なめっき処理を行えることが予想される。

図１４Ａは、めっき前のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。図１４Ｂは、めっき中のめっきモジュール（隔膜無）の写真である。これらの図に示すように、めっきモジュール（隔膜無）では、アノード４１で発生した多量の気泡が、アノード４１の上下両側に蓄積することが観測された。イオン伝導パスとなるアノード４１－カソード３２の間に多量の気泡が蓄積するため、めっき膜厚の均一性に悪影響を与えることが予想される。

図１５Ａは、めっき前のめっきモジュール（隔膜有）の写真である。図１５Ｂは、めっき中のめっきモジュール（隔膜有）の写真である。これらの図に示すように、隔膜有のめっきモジュールでは、アノード４１で発生した気泡が、アノード４１の下側に存在するものの、イオン伝導パスとなるアノード４１－カソード３２の間に気泡が蓄積することが抑制されることが観測された。従って、めっき膜厚の均一性を向上し得ることが予想される。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、アノードから発生する気泡の移動を説明する模式図である。上述のように、アノード４１の裏面（基板から遠い側の面）に気泡が蓄積すると、気泡に起因してアノード４１の電圧の変動が生じる場合がある。特に、隔膜としてイオン交換膜であるNafion（登録商標）を用い、高電流密度でめっきした際に特に顕著に現れる傾向がある。この要因としては、以下の２つが考えられる。第１の要因は、アノード４１の裏面に蓄積した気泡により、アノード裏面側へ回り込む電場が遮蔽されることである。この要因は、アノードの前面（基板側の面）に隔膜を密着させない場合も生じるものであり、この要因によるアノードの電圧変動への影響は小さいと考えられる。第２の要因としては、アノード裏面に蓄積した気泡の浮力によるアノード貫通孔内のめっき液（気泡を含む）の圧力増大によりアノード表面（貫通孔内の内壁、裏面）近傍のめっき液の圧力が増大し、めっき液中の飽和溶存酸素濃度が上昇し、アノードの電極電位が上昇することである。

図１６Ａに示すように、アノード４１で発生した気泡６１は、アノード４１の裏面に気泡６１の層又は塊（以下、単に気泡の層と称す）を形成する。この状態では、アノード裏面の気泡の層による浮力により貫通孔４１Ａ内のめっき液（気泡を含む）の圧力が高い状態となる。その後、アノード４１の裏面の気泡の層から、図１６Ｂに破線で示すように気泡の層の一部がアノード４１の裏面から離脱し、排出口１１に向かって排出されると、気泡の層の一部がアノード４１の裏面から離れた部分（破線の箇所）では、一時的にアノード裏面に気泡の層が存在しない状態となりアノード貫通孔内のめっき液（気泡を含む）が、裏面の気泡の層による浮力から解放される。この結果、アノード貫通孔内のめっき液の圧力が低下し、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍で飽和溶存酸素濃度が低下してアノード４１の電極電位も低下する。その後、破線の箇所にも気泡の層が再び形成されるが、このようにアノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍のめっき液の圧力が変動すると、アノード表面近傍で飽和溶存酸素濃度が変動してアノード４１の電圧が変動し、めっき膜厚の面内均一性を低下させる可能性がある。

（第３実施形態）
図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１８は、第３実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示し、図１８は、アノード近傍の構造を下方からみた下面図であり、図１７Ａは、図１８のＡ－Ａに沿う断面図であり、図１７Ｂは、図１８のＢ－Ｂに沿う断面図である。図１９は、気泡調節プレートの平面図及び断面図を示す。以下では、上記実施形態と異なる点を主に説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を省略する。

本実施形態では、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、アノード４１の下方に所定の間隔（例えば、５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）を空けて気泡調節プレート１４０（裏面プレートとも称す）が配置される。気泡調節プレート１４０は、図１９に示すように、アノード４１と同様の形状（この例では円形）を有し、アノード４１裏面全体を覆うようにアノード４１よりも大きな径を有する。気体調節プレート１４０の中央には、給電ボス４４を通すための貫通孔１４１が設けられている。図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、アノード４１と気泡調節プレート１４０との間には、これらの間の間隔を調節するためのスペーサ１３０が設けられている。スペーサ１３０は、図１９に示すように、気泡調節プレート１４０の上面に、例えば接着剤等で予め取り付けて配置されてもよい。スペーサ１３０は、気泡調節プレート１４０の外周部に均等に複数配置される周方向スペーサ１３１と、一部の周方向スペーサ１３１に一体又は取り付けられて設けられた複数の径方向スペーサ１３２と、を有する。この例では、周方向スペーサ１３１の１つおきに径方向スペーサ１３２が設けられている。径方向スペーサ１３２は、周方向スペーサ１３１と一体に又は周方向スペーサ１３１に連結又は接触させて設けてもよい。

本実施形態では、アノードホルダ４２は、図１７Ｂ及び図１８に示すように、リング状の上部アノード押さえ４２Ｂと、アノード押さえ４２Ｂの周方向に沿って複数配置された下部アノード押さえ４２Ｃとを有する。上部アノード押さえ４２Ｂは、めっき槽１０の側壁と一体に又はめっき槽１０の側壁に取り付けられている。上部アノード押さえ４２Ｂは、アノード４１の上面の外周部に当接してアノード４１を押さえる。上部アノード押さえ４２Ｂの上面には、隔膜７１、シール７５及び押さえ板７２が締結部材７４で固定されている。即ち、押さえ板７２が、隔膜７１及びシール７５を押さえ付けた状態で上部アノード押さえ４２Ｂに固定されている。上部アノード押さえ４２Ｂの下面には、複数の下部アノード押さえ４２Ｃが締結部材７１Ａにより固定されている。各下部アノード押さえ４２Ｃは、周方向スペーサ１３１に対応して設けられている。

上部アノード押さえ４２Ｂ及び下部アノード押さえ４２Ｃは、アノード４１、スペーサ１３０，気泡調節プレート１４０を上下から挟み込むように固定する。より詳細には、下部アノード押さえ４２Ｃが上部アノード押さえ４２Ｂと共に気体調節プレート１４０及び周方向スペーサ１３１を挟むように、各下部アノード押さえ４２Ｃを上部アノード押さえ４２Ｂに締結部材７４Ａにより固定することにより、上部アノード押さえ４２Ｂ及び気体調節プレート１４０の間にアノード４１及び径方向スペーサ１３２が挟まれて固定される。上記のように気泡調節プレート１４０をアノード４１近傍に取り付けた状態では、図１７Ｂに示すように、気泡調節プレート１４０と、アノード４１及び上部アノード押さえ４２Ｂとの間にそれぞれ径方向スペーサ１３２及び周方向スペーサ１３１が配置され、これにより、アノード４１と気泡調節プレート１４０との間の間隔が径方向スペーサ１３２により設定される。

気泡調節プレート１４０上に周方向スペーサ１３１が配置されない部分（図１９の周方向スペーサ１３１の間の気泡調節プレート１４０の領域）では、図１７Ａに示すように、アノード４１と気体調節プレート１４０との間の空間が径方向外方に開放される。

図２０は、第３実施形態におけるアノード裏面上の気泡の排出を説明する模式図である。本実施形態によれば、アノード４１の裏面に気泡調節プレート１４０が存在するため、同図に示すように、アノード４１の裏面における気泡６１の蓄積は、アノード４１と気泡調節プレート１４０との間隔内に制限される。このため、アノード４１の裏面の気泡の蓄積量が少なく（気泡６１の層の厚みが制限され）、図２０の下図に示す破線の部分のように気泡６１がアノード４１から離脱して排出されたとしても、アノード４１の裏面における気泡蓄積量の変化が小さい。また、図２０に示すように、気泡の離脱は、アノード４１の裏面の外側で起こり易い。このため、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍の圧力変化が抑制され、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍のめっき液中の飽和溶存酸素濃度ひいてはアノードの電極電圧の変動が抑制され、めっき膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。アノード４１と気泡調節プレート１４０との間の間隔（径方向スペーサ１３２の厚さに相当）は、アノード４１の裏面の気泡の蓄積量を小さくする観点から、気泡調節プレート１４０を設置しない場合にアノード４１の裏面に蓄積される気泡の高さよりも小さくすることが好ましい。形成される気泡の高さは、使用するめっき液の表面張力や比重によって異なるが、アノード４１と気泡調節プレート１４０との間の間隔は、概ね５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、周方向スペーサ１３１及び／又は径方向スペーサ１３２の間の空間が周方向に均等に配置されているため、アノード４１裏面の気泡６１は、周方向で均等に排出される。このため、アノード４１裏面の気泡が偏らずにアノード４１から離脱することができ、気泡蓄積量の変動を更に抑制することができる。また、アノード裏面各部における気泡蓄積量の不均一も抑制することができる。排出口１１を複数設けても良い。例えば、隣接する径方向スペーサ１３２の間の領域ごとに排出口１１を設けても良い。

また、均等に配置された複数の径方向スペーサ１３２によりアノード４１－気体調節プレート１４０間の空間が適度に分割されていることにより、気泡が大きな塊で離脱することが抑制される。

（変形例）
上記実施形態では、スペーサ１３０（１３１、１３２）は、四角柱形状となっているが、アノード４１－気泡調節プレート１４０間に所定の間隔（ギャップ）が形成でき、気泡の排出を妨げない形状・寸法であれば、スペーサの形状・寸法は特に限定されない。例えば、スペーサは、円柱形状、三角柱形状、及び／又は円板形状とすることもできる。また、気泡調節プレート１４０を貫通させアノード４１の裏面に当接させることで、アノード－気泡調節プレート間に所定のギャップを形成するピン形のスペーサを採用することもできる（後述）。なお、アノード４１および気泡調節プレート１４０が十分な平面度を有しており、スペーサ１３２、スペーサ１３２Ａ（後述）を用いなくても所定のギャップが形成できる場合には、これらのスペーサ自体を省略することもできる。

図２４、及び図２５は、変形例に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示し、図２５は、アノード近傍の構造を下方からみた下面図であり、図２４は、図２５のＡ－Ａに沿う断面図である。図２６は、気泡調節プレートの平面図及び断面図を示す。以下では、上記実施形態と異なる点を主に説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を省略する。これらの図に示すように、変形例では、上記実施形態における径方向スペーサ１３２をピン形スペーサ１３２Ａに置き替えた点が異なる。ピン形スペーサ１３２Ａは、例えば、ねじ形のスペーサであり、側面にねじ山を有し、アノード４１の裏面に当接する平坦な又は湾曲した先端１３２Ｂを有し、基端側にねじ頭部１３２Ｃを有する。この変形例では、気泡調節プレート１４０にねじ切り加工を行い貫通穴（ねじ穴）１４０Ａを形成し、貫通穴１４０Ａの下側からピン形スペーサ１３２Ａをねじ込んで上側へ突出させ、ピン形スペーサ１３２Ａの先端をアノード４１の裏面に当接させることで、アノード４１－気泡調節プレート１４０間に所定の間隔（ギャップ）を形成する。なお、他の例では、ピン形スペーサ１３２Ａ及び気泡調節プレート１４０にねじを形成する代わりに、他の手段でピン形スペーサ１３２Ａを気泡調節プレート１４０に固定しても良い。

（第４実施形態）
図２１Ａ、図２１Ｂ、及び図２２は、第３実施形態に係るめっきモジュールのアノード近傍の構造を示し、図２２は、アノード近傍の構造を下方からみた下面図であり、図２１Ａは、図２２のＡ－Ａに沿う断面図であり、図２１Ｂは、図２２のＢ－Ｂに沿う断面図である。図２３は、アノード裏面上の気泡の排出を説明する模式図である。以下では、上記実施形態と異なる点を主に説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を省略する。

本実施形態では、図２１Ａ、図２１Ｂ、及び図２２に示すように、アノード４１の周囲を囲むように気泡バッファ用リング１５０が配置されており、気泡バッファ用リング１５０は、断面が矩形である複数の小径部１５１及び複数の大径部１５２を有する。小径部１５１と大径部１５２は、図２２に示すように、気泡バッファ用リング１５０の周方向に沿って交互に配置されている。小径部１５１は、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、大径部１５２より幅（径方向寸法）及び厚み（高さ方向寸法）が小さく形成されている。小径部１５１の下部端面１５１Ａは、大径部１５２の下部端面１５２Ａより高い位置に位置し、小径部１５１の下部端面１５１Ａとアノード４１の裏面との高さの差であるギャップＧ１は、アノード４１裏面に蓄積する気泡６１の層の厚みを規定する（図２３参照）。アノード４１裏面に蓄積した気泡６１の層がギャップＧ１を超える分は、気泡バッファ用リング１５０の小径部１５１の下部端面１５１Ａを超えて径方向外側に離脱、排出される。小径部１５１の上部端面１５１Ｂは、大径部１５２の上部端面１５２Ｂより下方に位置し、アノード押さえ４２Ｄと小径部１５１の上部端面１５２Ａとの間にはギャップＧ２が形成されている。ギャップＧ２は、めっき液侵入用ギャップであり、アノード４１側へめっき液を侵入させる機能を有する。アノード押さえ４２Ｄは、上述した上部アノード押さえ４２Ｂと同様の構成とすることができる。

図２２に示すように、リング状のアノード押さえ４２Ｄに固定される複数の押さえ部材４２Ｅが、アノード押さえ４２Ｄの周方向に沿って複数設けられている。各押さえ部材４２Ｅが、気泡バッファ用リング１５０の大径部１５２に対応して設けられている。図示の例では、各押さえ部材４２Ｅは、大径部１５２の周方向長手方向の中心に配置されている。アノード押さえ４２Ｄ及び押さえ部材４２Ｅで気泡バッファ用リング１５０の大径部１５２を挟んだ状態で、アノード押さえ４２Ｄ及び押さえ部材４２Ｅが締結部材７４Ａにより固定される。これにより、アノード４１の周囲を囲むように気泡バッファ用リング１５０がめっき槽１０に取り付けられる。アノード４１は、例えば、図示しないスペーサ等の部材が給電ボス４４の下に設けられることにより所定の高さで配置され、アノード４１の外周部がアノード押さえ４２Ｄにより上方から押さえられことにより、上下から挟まれて固定される。

図２３は、第４実施形態におけるアノード裏面の気泡の排出を説明する模式図である。本実施形態によれば、アノード４１の裏面において気泡バッファ用リング１５０の小径部１５１の下部端面１５１Ａを超えて蓄積された気泡６１の部分が、図２３の下部の図の破線に示すように小径部１５１の下端を超えて径方向外側に離脱、排出される。この構成では、気泡バッファ用リング１５０の小径部１５１の下部端面１５１Ａを超える気泡６１の離脱があり、一度に離脱する気泡の量は若干大きくなるものと予想されるが、アノード４１裏面全体に気泡６１の層又は塊が常に蓄積するため、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍における圧力変動を抑制し得る。これにより、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍のめっき液中の飽和溶存酸素濃度ひいてはアノードの電極電圧の変動を抑制し、めっき膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。

上述した実施形態によれば、少なくとも以下の作用効果を奏する。
（１）上記実施形態によれば、アノードと基板との間のイオン伝導パス上に気泡（抵抗成分）が蓄積し、めっき膜厚の均一性に影響を及ぼすことを抑制できる。また、アノードに密着した隔膜を通じて陽イオンを基板側に伝導させることができるので、気泡の影響を回避しつつ、アノード－基板間のイオン伝導パスを確実に確保することができる。よって、アノードと基板との間のイオン伝導パス上に、アノードからの気泡によるイオン伝導抵抗が生じることを抑制しつつ、基板上のめっきを安定して行うことができ、めっき膜厚の均一性を向上し得る。
（２）上記実施形態によれば、アノードとして不溶解アノードが使用可能となる為、アノードのメンテナンス性向上、ランニングコスト低減が可能となる。
（３）上記実施形態によれば、アノード室のめっき液を循環することなく、アノードで発生したガスを自然に排出可能となるため、めっき槽の構造及び／又は運用がシンプルとなる。なお、アノード室のめっき液を循環させて、気泡の排出を更に促進させてもよい。
（４）上記実施形態によれば、気泡調節プレート又は気泡バッファ用リングにより、アノード裏面上に蓄積した気泡の離脱によるアノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍での急激な圧力変化を抑制することができる。これにより、アノード表面（貫通孔内壁、裏面）近傍における飽和溶存酸素濃度の変動、ひいてはアノードの電極電圧の変動を抑制し、めっき膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。
［変形例］
上記では、フェースダウン式のめっきモジュールを例に挙げて説明したが、基板の被めっき面を上向きにしてめっきするフェースアップ式のめっきモジュールに、本発明を適用してもよい。

上述した実施形態から少なくとも以下の形態が把握される。

［１］一形態によれば、 めっき液を保持するためのめっき槽と、 前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、 前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、 前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、 前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面に対向して、前記第２面から所定の間隔で離間して配置された裏面プレートであり、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を調節する裏面プレートと、を備えるめっき装置が提供される。裏面プレートとアノードとの間の距離は、アノード第２面上に蓄積する気泡の離脱によりアノードの電極電位が変動しないようにアノード第２面上の気泡の蓄積量が十分小さくなる短い距離（例えば５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）で設定される。

この形態によれば、複数の貫通孔を有するアノードの基板側の面に隔膜を密着させた構成を有するので、アノードで発生したガスの気泡は、隔膜によって基板側に移動することが抑制されると共にアノードの複数の貫通孔を通ってアノードの第２面側に移動する。また、隔膜がアノードに密着しているので、アノードと隔膜との間に蓄積することが抑制される。この結果、アノード－基板間のイオン伝導パス上に気泡が蓄積することが抑制される。

一方、隔膜を介して陽イオンが移動可能であるので、アノード－基板間のイオン電導パスを確保することができ、基板における電極反応を安定的に行うことができる。

この結果、アノード－基板間のイオン電導パス上に気泡が蓄積することを抑制しつつ、アノード－基板間のイオン電導パスを確保して、基板のめっきを安定して行うことができ、めっき膜厚分布の均一性を向上させることができる。即ち、従来のようにアノードから離れて隔膜が配置された場合に、アノードからの気泡が、イオン伝導パス上の隔膜に蓄積し、めっき膜厚分布の均一性に悪影響を与える問題を解決することができる。

また、この形態によれば、アノードの第２面側に裏面プレートが存在する為、アノード第２面上の気泡の厚みをアノードと裏面プレートとの間の距離以内に制限することができる。これにより、アノード第２面上の気泡の蓄積量を少なくすることができ、アノード第２面上の気泡の排出に伴う気泡蓄積量の変化を抑制することができる。アノード第２面近傍のめっき液の圧力変化を抑制できるため、アノードにおける電極電位の変動を抑制できる。

［２］一形態によれば、 前記裏面プレートと前記アノードとの間に設けられ、前記アノードの周方向に沿って複数配置された径方向スペーサを更に備え、各径方向スペーサが前記裏面プレートの中心と外周部との間で径方向に延びる。

この形態によれば、径方向スペーサによって裏面プレートとアノードとの間の距離を調節することができる。また、径方向に延びる複数の径方向スペーサによりアノードと裏面プレートとの間の距離を維持するので、アノード及び裏面プレートの撓みを抑制し、アノード全域に亘ってアノードと裏面プレートとの間の距離を正確に調節することができる。また、アノード第２面上に蓄積した気泡を径方向スペーサによって径方向外方に導くことができる。複数の径方向スペーサをアノード全周に亘って均等な間隔で配置すれば、アノード全周に亘って均等に気泡を径方向外方に排出することができる。

［３］一形態によれば、 前記アノードの前記第１面の外周部を押さえるアノード押さえと、 前記裏面プレートと前記アノード押さえとの間に設けられ、前記アノードの周方向に沿って複数配置された周方向スペーサと、を更に備える。

この形態によれば、アノード押さえと裏面プレートとの間の距離を所望の距離に維持することにより、裏面プレートの取り付けを安定させることができる。また、複数の周方向スペーサを分散して配置することにより周方向スペーサ間に気泡を排出する空間を確保することができる。複数の周方向スペーサをアノード全周に亘って均等な間隔で配置すれば、アノード全周に亘って均等に気泡を径方向外方に排出することができる。

［４］一形態によれば、 前記複数の周方向スペーサの１つおきに前記径方向スペーサが設けられている。

この形態によれば、アノード第２面側を径方向スペーサで過度に塞ぐことなく、アノードと裏面プレートとの間の距離を精度良く維持することができる。

［５］一形態によれば、前記第１アノード押さえと共に、前記周方向スペーサ及び前記裏面プレートを挟持して固定する複数の第２アノード押さえを更に備え、前記第２アノード押さえは、前記周方向スペーサに対応して設けられている。

この形態によれば、アノードの外側で第１アノード押さえ及び第２アノード押さえで、周方向スペーサ及び裏面プレートを挟持することにより、アノード押さえ及び裏面プレートでアノード及び径方向スペーサを挟持することができる。また、複数の第２アノード押さえを周方向スペーサに対応して設けることにより、第２アノード押さえで周方向スペーサを効果的に押さえることができる。

［６］一形態によれば、 前記裏面プレートを貫通して前記アノードに当接するように設けられた複数のピン形スペーサを更に備える。

この形態によれば、ピン形スペーサを使用するため、１つ当たりの設置面積が小さく、設置する位置及び／又は数を高い自由度で選択することができる。

［７］一形態によれば、 前記ピン形スペーサは、前記裏面プレートのねじ穴にねじ込まれて、先端が前記アノードに当接している。

この形態によれば、ピン形スペーサがねじ形スペーサであるため、裏面プレートへの螺合の程度に応じて、アノード－裏面プレート間の間隔を容易に調節することができる。

［８］一形態によれば、めっき液を保持するためのめっき槽と、 前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、 前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、 前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、 前記アノードを囲むように設けられる気泡バッファ用リングであって、前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面から離れる方向の所定の高さの位置に配置される端面を有し、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を前記端面により調節する、気泡用バッファリングと、を備える。

この形態によれば、上記［１］で述べたと同様に、アノード－基板間のイオン電導パス上に気泡が蓄積することを抑制しつつ、アノード－基板間のイオン電導パスを確保して、基板のめっきを安定して行うことができ、めっき膜厚分布の均一性を向上させることができる。

また、アノード第２面に蓄積される気泡に関しては、気泡バッファ用リングの端面の高さまでアノード第２面に気泡を常に蓄積させ、アノード第２面全体に常に気泡が存在するようにできるため、アノード第２面上の気泡の排出に伴う気泡蓄積量の変化を抑制することができる。アノード第２面近傍のめっき液の圧力変化を抑制できるため、アノードにおける電極電位の変動を抑制できる。

［９］一形態によれば、前記アノードの前記第１面の外周部を押さえるアノード押さえを更に備え、 前記気泡バッファ用リングは、前記アノードよりも外側で前記アノード押さえと間に所定の隙間を形成する。

この形態によれば、アノード押さえと気泡バッファ用リングとの間の隙間からめっき液をアノード側に侵入させることができる。

［１０］一形態によれば、前記気泡バッファ用リングは、第１厚さを有する複数の第１部分と、前記第１厚さより厚い複数の第２部分とを有し、前記第１部分と前記第２部分とは前記バッファリングの周方向に交互に配置されており、 前記第２部分が前記アノード押さえに当接された状態で、前記第１部分の前記基板から離れた側にある端面が、前記気泡の量を調節する前記端面を形成し、前記第１部分の前記基板に近い側の端面が、前記アノード押さえと間に前記所定の隙間を形成する。

この形態によれば、気泡の量を調節する端面と、めっき液侵入用の隙間を形成する端面を有する気泡バッファ用リングを簡易な構成で実現できる。

［１１］一形態によれば、 前記アノード押さえと共に前記気泡バッファ用リングの前記第２部分を挟んで固定する第２押さえ部材を更に備える。

この形態によれば、アノード押さえ及び第２押さえ部材により気泡バッファ用リングの第２部分（厚肉部）を挟持して固定することにより、気泡バッファ用リングの第１部分により気泡の量を調節する端面と、めっき液侵入用の隙間を形成する端面とを形成することができる。

［１２］一形態によれば、 前記隔膜より前記基板側のカソード室のめっき液の圧力が、前記隔膜より前記アノード側のアノード室のめっき液の圧力より高くなるように前記めっき装置が構成され、前記カソード室のめっき液の圧力によって前記隔膜が前記アノードの前記基板側の面に押し付けられる。

この形態によれば、カソード室とアノード室の圧力差により隔膜をアノードに押し付けて、隔膜の全面にわたって密着性を向上させることができる。

［１３］一形態によれば、前記アノード室に連通し、前記アノード室から前記めっき槽の外部に気泡を排出するための排出口が、前記めっき槽に設けられている。

この形態によれば、アノードで発生した気泡を、排気口を通じて自然に排出することができる。

［１４］一形態によれば、前記カソード室のめっき液のオーバーフロー面が、前記排気口内のめっき液のオーバーフロー面よりも高くなるように、前記めっき槽の側壁の高さが設定されている。

この形態によれば、カソード室のオーバーフロー面がアノード室のオーバーフロー面よりも高くなるようにめっき槽の側壁の高さを設定することにより、簡易な構成でカソード室とアノード室との間の圧力差を形成できる。

［１５］一形態によれば、 前記隔膜は、複数の貫通孔を有する押さえ板によって前記アノードの前記基板側の面に対して押し付けられて配置されている。

この形態によれば、押さえ板の複数の孔を通じてイオン電導パスを確保すると共に、隔膜全体をアノードに押し付けて密着性を向上させることができる。

［１６］一形態によれば、 前記隔膜の外周部において、前記押さえ板と前記隔膜との間を密閉するためのシールが設けられている。

この形態によれば、隔膜以外の部分でアノード室とカソード室との間が連通することを確実に防止することができる。

［１７］一形態によれば、前記隔膜は、前記アノードの前記基板側の面に接合されている。

この形態によれば、隔膜をアノードに接合することにより確実に密着させることができる。
［１８］一形態によれば、 前記隔膜は、イオン透過性を有する接合層を介して、前記アノードの前記基板側の面に接合されている。

この形態によれば、隔膜をアノードに接合することにより確実に密着させることができると共に、イオン透過性を有する接合層を介してアノードから基板へのイオン電導パスを確保することができる。

［１９］一形態によれば、 前記隔膜の外周部を押さえる押さえリングと、前記押さえリングと前記隔膜との間を密閉するためのシールとが更に設けられている。

この形態によれば、隔膜以外の部分でアノード室とカソード室との間が連通することを確実に防止することができる。

［２０］一形態によれば、前記アノードは不溶解アノードである。この形態によれば、めっき中に不溶解アノードで発生するガスの気泡が、めっき膜厚分布の均一性に悪影響を与えることを抑制できる。不溶解アノードを使用することにより、めっき装置のメンテナンス性向上及びランニングコスト低減を図ることができる。

［２１］一形態によれば、前記基板ホルダは、前記基板の被めっき面を下に向けて前記基板を保持し、前記アノードは、前記基板の下方で前記基板に対向する。この形態によれば、基板に対してアノードを上向きに対向させる、いわゆるフェースダウン式のめっき装置において、めっき中にアノードで発生するガスの気泡が、めっき膜厚分布の均一性に悪影響を与えることを抑制できる。
［２２］一形態によれば、基板をめっきする方法であって、上記［１］から［２１］の何れかに記載のめっき装置を準備し、前記めっき装置を使用してめっきする、めっき方法が提供される。

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。

米国特許出願第２０２０－００１７９８９号明細書（特許文献１）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。

１０ めっき槽
１０ａ オーバーフロー堰
１０ｃ オーバーフロー堰
１１ 排気口
２０ オーバーフロー槽
３１ 基板ホルダ
４１ アノード
４１Ａ 貫通孔
４２ アノードホルダ
４２Ａ 切り欠き
４２Ｂ 上部アノード押さえ
４２Ｃ 下部アノード押さえ
４２Ｄ アノード押さえ
４２Ｅ 押さえ部材
４３ アノードマスク
５１ 抵抗体
６１ 気泡
７１ 隔膜
７２ 押さえ板
７２Ａ 貫通孔
７４ 締結部材
７５ シール
８０ 循環経路
８１ ポンプ
１３０ スペーサ
１３１ 周方向スペーサ
１３２ 径方向スペーサ
１４０ 気体調節プレート（裏面プレート）
１４１ 貫通孔
１５０ 気泡バッファ用リング
１５１ 小径部
１５１Ａ 下部端面
１５１Ｂ 上部端面
１５２ 大径部
１５２Ａ 下部端面
１５２Ｂ 上部端面
４００ めっきモジュール
Ｃａ アノード室
Ｃｃ カソード室
Ｓａ、Ｓｃ オーバーフロー面

Claims (22)

1. めっき液を保持するためのめっき槽と、
   前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、
   前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、
   前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、
   前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面に対向して、前記第２面から所定の間隔で離間して配置された裏面プレートであり、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を調節する裏面プレートと、を備えるめっき装置。
2. 請求項１に記載のめっき装置において、
   前記裏面プレートと前記アノードとの間に設けられ、前記アノードの周方向に沿って複数配置された径方向スペーサを更に備え、各径方向スペーサが前記裏面プレートの中心と外周部との間で径方向に延びる、めっき装置。
3. 請求項２に記載のめっき装置において、
   前記アノードの前記第１面の外周部を押さえる第１アノード押さえと、
   前記裏面プレートと前記第１アノード押さえとの間に設けられ、前記アノードの周方向に沿って複数配置された周方向スペーサと、
   を更に備えるめっき装置。
4. 請求項３に記載のめっき装置において、
   前記複数の周方向スペーサの１つおきに前記径方向スペーサが設けられている、めっき装置。
5. 請求項４に記載のめっき装置において、
   前記第１アノード押さえと共に、前記周方向スペーサ及び前記裏面プレートを挟持して固定する複数の第２アノード押さえを更に備え、前記第２アノード押さえは、前記周方向
   スペーサに対応して設けられている、めっき装置。
6. 請求項１に記載のめっき装置において、
   前記裏面プレートを貫通して前記アノードに当接するように設けられた複数のピン形スペーサを更に備える、めっき装置。
7. 請求項６に記載のめっき装置において、
   前記ピン形スペーサは、前記裏面プレートのねじ穴にねじ込まれて、先端が前記アノードに当接している、めっき装置。
8. めっき液を保持するためのめっき槽と、
   前記めっき槽内に配置され、複数の貫通孔を有するアノードと、
   前記アノードと対向するように基板を保持する基板ホルダと、
   前記アノードの前記基板側の第１面に密着して配置された隔膜と、
   前記アノードを囲むように設けられる気泡バッファ用リングであって、前記アノードの前記第１面とは反対側の第２面から離れる方向の所定の高さの位置に配置される端面を有し、前記アノードから発生し前記第２面上に蓄積する気泡の量を前記端面により調節する、気泡用バッファリングと、
   を備える、めっき装置。
9. 請求項８に記載のめっき装置において、
   前記アノードの前記第１面の外周部を押さえるアノード押さえを更に備え、
   前記気泡バッファ用リングは、前記アノードよりも外側で前記アノード押さえと間に所定の隙間を形成する、めっき装置。
10. 請求項９に記載のめっき装置において、
    前記気泡バッファ用リングは、第１厚さを有する複数の第１部分と、前記第１厚さより厚い複数の第２部分とを有し、前記第１部分と前記第２部分とは前記バッファリングの周方向に交互に配置されており、
    前記第２部分が前記アノード押さえに当接された状態で、前記第１部分の前記基板から離れた側にある端面が、前記気泡の量を調節する前記端面を形成し、前記第１部分の前記基板に近い側の端面が、前記アノード押さえと間に前記所定の隙間を形成する、
    めっき装置。
11. 請求項１０に記載のめっき装置において、
    前記アノード押さえと共に前記気泡バッファ用リングの前記第２部分を挟んで固定する第２押さえ部材を更に備える、めっき装置。
12. 請求項１から１１の何れかに記載のめっき装置において、
    前記隔膜より前記基板側のカソード室のめっき液の圧力が、前記隔膜より前記アノード側のアノード室のめっき液の圧力より高くなるように前記めっき装置が構成され、前記カソード室のめっき液の圧力によって前記隔膜が前記アノードの前記基板側の面に押し付けられる、めっき装置。
13. 請求項１から１２の何れかに記載のめっき装置において、
    前記隔膜より前記アノード側のアノード室に連通し、前記アノード室から前記めっき槽の外部に気泡を排出するための排出口が、前記めっき槽に設けられている、めっき装置。
14. 請求項１３に記載のめっき装置において、
    前記隔膜より前記基板側のカソード室のめっき液のオーバーフロー面が、前記排出口内
    のめっき液のオーバーフロー面よりも高くなるように、前記めっき槽の側壁の高さが設定されている、めっき装置。
15. 請求項１から１４の何れかに記載のめっき装置において、
    前記隔膜は、複数の貫通孔を有する押さえ板によって前記アノードの前記基板側の面に対して押し付けられて配置されている、めっき装置。
16. 請求項１５に記載のめっき装置において、
    前記隔膜の外周部において、前記押さえ板と前記隔膜との間を密閉するためのシールが設けられている、めっき装置。
17. 請求項１から１６の何れかに記載のめっき装置において、
    前記隔膜は、前記アノードの前記基板側の面に接合されている、めっき装置。
18. 請求項１７に記載のめっき装置において、
    前記隔膜は、イオン透過性を有する接合層を介して、前記アノードの前記基板側の面に接合されている、めっき装置。
19. 請求項１７又は１８に記載のめっき装置において、
    前記隔膜の外周部を押さえる押さえリングと、前記押さえリングと前記隔膜との間を密閉するためのシールとが更に設けられている、めっき装置。
20. 請求項１から１９の何れかに記載のめっき装置において、
    前記アノードは不溶解アノードである、めっき装置。
21. 請求項１から２０の何れかに記載のめっき装置において、
    前記基板ホルダは、前記基板の被めっき面を下に向けて前記基板を保持し、前記アノードは、前記基板の下方で前記基板に対向する、めっき装置。
22. 基板をめっきする方法であって、
    請求項１から２１の何れかに記載のめっき装置を準備し、
    前記めっき装置を使用してめっきする、めっき方法。

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