JP7279273B1 - めっき装置 - Google Patents

Abstract

基板に形成されるめっき膜の膜厚をめっき処理中に検出す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、前記基板と前記アノード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と前記アノードとの間の領域に配置された第１検知電極であって、先端が前記抵抗体内部の第１位置に配置された第１検知電極と、前記めっき槽内における前記第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。

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膜厚をめっき処理中に検出す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、前記基板と前記アノード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と前記アノードとの間の領域に配置された第１検知電極であって、先端が前記抵抗体内部の第１位置に配置された第１検知電極と、前記めっき槽内における前記第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めっき処理中に推定する制御モジュールと、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、図３中ＩＶ－ＩＶ方向から見たＩＶ－ＩＶ視図である。 図５は、図４中パドルを省略して示す図である。 図６は、実施形態と比較例における電位差の測定結果の一例を示す図である。

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。

＜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および図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、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、めっきする対象物である基板を搬入したり、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、プリウェットモジュール２００およ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から基板を収納したカセットが搬出される。

＜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、本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と、内槽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、めっき槽４１０の内部を上下方向に隔てるメンブレン４２０を備える。めっき槽４１０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。

めっき槽４１０のアノード領域４２４の底面にはアノード４３０が設けられる。アノード４３０は、一例として、基板Ｗｆの板面と概略等しい寸法の板面を有する円形形状の部材である。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。

めっきモジュール４００は、基板Ｗｆとアノード４３０との間に配置された抵抗体４５０を備える。抵抗体４５０は、メンブレン４２０に対向してカソード領域４２２に配置されている。抵抗体４５０は、誘電体材料（例えばポリ塩化ビニル）からなる部材であり、電場を調整することにより基板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４５８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。

抵抗体４５０は、特に、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａの外縁部におけるめっき膜厚分布に影響を及ぼす。抵抗体４５０によってアノード４３０と基板Ｗｆとの間の抵抗値が大きくなって電場が広がりにくくなる。したがって、基板Ｗｆと抵抗体４５０との間の距離が大きくなると、基板Ｗｆと抵抗体４５０との間の電場の広がることができる空間が大きくなる。ここで、基板ホルダ４４０の給電接点は基板Ｗｆの外縁部に接触しているため、相対的に電場が基板Ｗｆの外縁部に集中しやすく、外縁部のめっき膜厚が厚くなる。このため、抵抗体４５０を基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａの近傍に配置することが好ましい。

また、めっきモジュール４００は、基板ホルダ４４０に保持された基板Ｗｆと抵抗体４５０との間に配置されたパドル４８０と、パドル４８０をめっき液内で移動させてめっき液を攪拌するためのパドル攪拌機構４８２と、を備える。パドル４８０は、例えば格子状に配置された複数の棒状部材を有する板部材によって構成することができるが、これに限らず、ハニカム状の多数の穴が形成された板部材によって構成することもできる。パドル各派機構は、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。パドル攪拌機構４８２は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに沿ってパドル４８０を往復運動させることにより、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａ近傍のめっき液を攪拌するように構成される。ただし、こうした例に限定されず、パドル攪拌機構４８２は、一例として被めっき面Ｗｆ－ａに対して垂直にパドル４８０を往復運動させるように構成されてもよい。また、本実施形態では、パドル４８０およびパドル攪拌機構４８２が設けられる一例を示したが、パドル４８０およびパドル攪拌機構４８２は設けられなくてもよい。

また、めっきモジュール４００は、めっき槽４１０内の電位を検出するための第１検知電極４６０を備えている。第１検知電極４６０で検出される電位は、被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚推定に利用することができる。第１検知電極４６０は、その先端が抵抗体４５０の内部の第１位置に配置されている。本実施形態では、抵抗体４５０は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに対向する基板側対向面４５０－ａと、アノード４３０に対向するアノード側対向面４５０－ｂと、を有する板状に構成されている。そして、本実施形態において「抵抗体４５０の内部」は、基板側対向面４５０－ａとアノード側対向面４５０－ｂとの間の領域を意味する。換言すれば、第１検知電極４６０は、抵抗体４５０における基板側対向面４５０－ａと同一平面上、または、基板側対向面４５０－ａよりも基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａから離れた位置に配置されている。なお、抵抗体４５０が多孔質材料などで構成される場合、基板側対向面４５０－ａとアノード側対向面４５０－ｂとは仮想的な平面であり得る。また、本実施形態では、第１検知電極４６０の先端は、抵抗体４５０に覆われることなく基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに面するように構成され、基板側対向面４５０－ａは、第１検知電極４６０が設けられている領域を除いた領域の面を意味する。

図４は、図３中ＩＶ－ＩＶ方向から見たＩＶ－ＩＶ視図であり、図５は、図４中パドルを省略して示す図である。なお、図４および図５に示す例では、抵抗体４５０は、めっき槽４１０に固定された支持枠部材４１４に固定されており、基板Ｗｆの板面に垂直な方向に見て、抵抗体４５０は、基板Ｗｆより少し大きい円形形状を有する。図３～図５に示すように、第１検知電極４６０は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域内に配置される。つまり、第１検知電極４６０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（被めっき面Ｗｆ－ａ）と重なる位置に配置される。上記したように、抵抗体４５０は、被めっき面Ｗｆ－ａの近傍に配置されることが好ましく、第１検知電極４６０も、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａの近くに配置されることが好ましい。このため、従来、第１検知電極４６０を設けるためには、抵抗体４５０と第１検知電極４６０とが干渉しないように、抵抗体４５０を基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａから離して配置することが行われ、その結果、めっき膜厚の分布の均一性を向上させるのが難しくなっていた。

加えて、本実施形態では、めっきモジュール４００がパドル４８０を備えており、パドル４８０は、抵抗体４５０と基板Ｗｆとの間に配置されている。パドル４８０は、パドル攪拌機構４８２によって被めっき面Ｗｆ－ａに沿った方向に往復移動するように構成されている。なお、図４に示す例では、パドル４８０は、ハニカム状の多数の穴が形成された板部材によって構成されている。パドル攪拌機構４８２は、被めっき面Ｗｆ－ａに垂直な方向から見たときに、パドル４８０が往復移動によって被めっき面Ｗｆ－ａの全領域に重なるようにパドル４８０を移動させることが好ましい。こうしたパドル４８０は、抵抗体４５０と被めっき面Ｗｆ－ａとの間の限られたスペースに配置される（図３参照）。パドル４８０と第１検知電極４６０とが互いに干渉しないように、一例として、パドル４８０が往復移動する領域を狭くして、パドル４８０の移動領域の外側に第１検知電極４６０を配置することが考えられる。しかしながら、パドル４８０の移動の制限は、めっき液の攪拌が損なわれてめっき膜厚の分布の均一性が損なわれる原因となり得る。また、パドル４８０と第１検知電極４６０とが干渉しないように、抵抗体４５０を基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａから離して配置すると、抵抗体４５０による電場の調整が損なわれてめっき膜厚の分布の均一性が損なわれてしまう。

これに対して、本実施形態の第１検知電極４６０は、図３～図５に示すように、抵抗体４５０の内部に配置されている。本実施形態では、抵抗体４５０の基板側対向面４５０－ａに溝部４５２が形成されており、この溝部４５２に第１検知電極４６０が配置されている。抵抗体４５０の溝部４５２は、第１検知電極４６０が基板側対向面４５０－ａから突出しないように深さが定められればよい。第１検知電極４６０および抵抗体４５０の溝部４５２は、周方向において１．７％以下、１．４％以下、または、１％以下の領域に設けられることが好ましい。つまり、第１検知電極４６０は、回転機構４４８による基板Ｗｆの回転軸を中心とする第１検知電極４６０を通る円の円周において、１．７％以下の領域に設けられることが好ましい。または、第１検知電極４６０および抵抗体４５０の溝部は、基板側対向面４５０－ａにおける中心角θ＝６度、５度、または３．３度以下の領域に設けられるものとしてもよい。これは、抵抗体４５０の溝部および第１検知電極４６０の円周方向の幅が、円周における１．７％以下、更に好ましくは１％以下の領域であれば、抵抗体４５０による電場の調整への影響が十分に小さく、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっきの膜厚分布への影響が小さいと考えられることに基づく。さらに、抵抗体４５０の溝部には、第１検知電極４６０を固定するためのビス穴４５４が形成され、第１検知電極４６０は、抵抗体４５０の溝部４５２にビス４６０ａによって締結されて配置されてもよい。一例として、ビス穴４５４は、抵抗体４５０のアノード側対向面４５０－ｂに達しない深さに形成される。ただし、第１検知電極４６０は、抵抗体４５０の溝部４５２にビス止めされるものに限定されず、一例として、第１検知電極４６０は、抵抗体４５０の溝部４５２内で図示しない駆動機構によって移動可能に構成されて検出位置を変更できるように構成されてもよい。また、第１検知電極４６０と抵抗体４５０とは一体に形成されてもよい。なお、めっきモジュール４００は、複数の第１検知電極４６０を備えてもよい。

このように第１検知電極４６０が抵抗体４５０の内部に配置されることにより、抵抗体４５０と基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａとの距離を小さくすることができ、めっき膜厚の分布の均一性を向上させることができる。また、このように第１検知電極４６０が抵抗体４５０の内部に配置されることにより、第１検知電極４６０とパドル４８０とが干渉しないので、パドル４８０によってめっき液を好適に攪拌することができる。本実施形態では、図４に示すように、第１検知電極４６０は、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに、パドル攪拌機構４８２によって往復移動するパドル４８０と重なる領域（アノード４３０から被めっき面Ｗｆ－ａを見たときに、パドル４８０が往復移動する領域：図４中、一点鎖線参照）に配置されている。

また、めっきモジュール４００は、第１検知電極４６０と共にめっき槽４１０内の電位を検出するための第２検知電極４６２を備えている。第２検知電極４６２は、めっき槽４１０内における比較的電位変化がない場所に配置される。具体的には、第２検知電極４６２は、基板Ｗｆとアノード４３０との間の領域外の第２位置に配置される。つまり、図３～図５に示すように、第２検知電極４６２は、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見たときに基板Ｗｆと重ならない位置に配置される。第２検知電極４６２は、基板Ｗｆとアノード４３０との間から離れた配置場所（第２位置）の電位を検出する。なお、めっきモジュール４００は、複数の第２検知電極４６２を備えてもよい。

第１検知電極４６０と第２検知電極４６２とのそれぞれは、一例として同一材料および／または同一形状の電極で構成することができる。電極材料としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも１つを採用することができる。

第１検知電極４６０と第２検知電極４６２とによる検出信号は、制御モジュール８００に入力される。本実施形態では、制御モジュール８００は、第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差を測定して、当該電位差に基づいて基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜の膜厚を推定する。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。第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差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。めっき処理中の制御モジュール８００による基板Ｗｆのめっき膜の膜厚の推定については詳細を後述する。

＜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（図３参照）。本実施形態では、遮蔽体４７０は、パドル４８０と同一の高さに設けられているが、こうした例には限定されない。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。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、制御モジュール８００からの指令を受けた駆動機構４７２により制御される。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。

＜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、めっき処理中に第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差がリアルタイムに検出される。そして、制御モジュール８００は、第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差に基づいてめっき膜の膜厚を推定する。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６は、本実施形態と比較例とにおける電位差の測定結果の一例を示す図である。比較例は、めっきモジュール４００にパドル４８０が設けられていない例を示している。図６に示す例では、基板Ｗｆに対して１２カ所接触する基板ホルダ４４０の給電接点のうち特定の１カ所の給電接点には電力を供給せず、回転機構４４８によって基板ホルダ４４０を回転させて、第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差を測定している。これにより、比較例の測定結果では、電力を供給されていない給電接点に対応した電位差のピークが見られる（領域ＡＰ参照）。また、上記したように本実施形態のめっきモジュール４００では、基板Ｗｆの板面に垂直な方向から見て、第１検知電極４６０は、パドル４８０の往復移動領域に配置されている。このため、本実施形態の測定結果では、パドル４８０の往復移動周期に応じたノイズが含まれている（領域ＡＮ参照）。一方で、本実施形態の測定結果においても、比較例の測定結果と同様に、電力を供給されていない給電接点に対応した電位差のピークが見られる。このため、本実施形態のめっきモジュール４００では、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａ近傍の電位変化を好適に測定することができ、被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜を好適に推定できることが理解される。

また、図６に示すように、本実施形態のめっきモジュール４００では、第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差の測定結果には、パドル４８０の往復移動周期に応じたノイズが含まれる。こうしたノイズの影響を低減するように、制御モジュール８００は、第１検知電極４６０と第２検知電極４６２との電位差の測定結果から、パドル４８０の往復移動周期（第１周期）に相当する周波数を持つ振動成分を除去して、基板Ｗｆに形成されるめっき膜の膜厚を推定するように構成されるとよい。パドル４８０の往復移動周期に相当する周波数は、公知の公式ｆ［Ｈｚ］＝１／Ｔ［ｓ］を用いて計算することができる。なお、制御モジュール８００は、デジタル信号処理によってパドル４８０の往復移動周期に応じたノイズを除去するように構成されてもよいし、パドル４８０の往復移動周期に応じたノイズを除去するように構成されたバンドストップフィルタ回路などのアナログ回路を備えるものとしてもよい。

さらに、制御モジュール８００は、めっき処理中に、パドル４８０の往復移動周期（第１周期）と、基板ホルダ４４０の回転周期（第２周期）とが、互いに整数倍の関係とならないように調整することが好ましい。つまり、パドル４８０の往復移動周期が、基板ホルダ４４０の回転周期の整数倍とならず、及び、基板ホルダ４４０の回転周期が、パドル４８０の往復移動周期の整数倍とならないことが好ましい。これは、パドル４８０の往復移動周期と基板ホルダ４４０の回転周期とが重なって、被めっき面Ｗｆ－ａの特定位置を検出するときに常にパドル４８０による同一の影響を受けることを、防止するためである。したがって、こうした制御により、被めっき面Ｗｆ－ａに形成されるめっき膜を好適に推定することができる。

このように、本実施形態のめっき装置１０００によれば、抵抗体４５０の内部に配置された第１検知電極４６０を用いて、めっき処理中にめっき槽４１０内の電位を検出することができ、めっき膜の膜厚変化を推定して検出することができる。こうして推定（検出）されためっき膜の膜厚変化を参照して、当該めっき処理中、および／または、次回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。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。

＜変形例＞
上記した実施形態におけるめっきモジュール４００は、めっき処理時に、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａが下方に向くように配置されるものとした。しかしながら、こうした例に限定されず、めっき槽内で基板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てもよい。なお、こうした場合、上記した実施形態と同様に、基板Ｗｆは、角形基板であってもよいし、円形基板であってもよい。

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、前記基板と前記アノード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と前記アノードとの間の領域に配置された第１検知電極であって、先端が前記抵抗体内部の第１位置に配置された第１検知電極と、前記めっき槽内における前記第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めっき処理中に推定する制御モジュールと、を備える。形態１によれば、抵抗体と基板との距離を小さくすることができると共に、めっき処理中にめっき膜の膜厚を推定して検出することができる。

［形態２］形態２によれば、形態１において、前記抵抗体は、前記基板の被めっき面に対向する対向面を有し、前記第１検知電極は、前記対向面に形成された溝部に配置される。

［形態３］形態３によれば、形態１または２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、前記回転機構の回転軸を中心とする前記第１検知電極を通る円の円周において、前記第１検知電極は１．７％以下の領域に設けられ、前記制御モジュールは、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推定するように構成される。形態３によれば、抵抗体による電場の調整を好適に行うことができる。

［形態４］形態４によれば、形態１から３において、前記抵抗体と前記基板との間に配置されたパドルと、前記パドルを前記基板の前記被めっき面に沿った方向に往復移動させるように構成されたパドル攪拌機構と、を備え、前記第１検知電極は、前記アノードから前記被めっき面を見たときに、前記パドルが往復移動する領域に配置される。形態４によれば、パドルによってめっき液を好適に攪拌することができる。

［形態５］形態５によれば、形態４において、前記パドル攪拌機構は、所定周期で前記パドルを往復移動させるように構成され、前記制御モジュールは、前記所定周期に相当する周波数を持つ振動成分を、前記電位差から除去して前記基板のめっき膜厚を推定する。形態５によれば、基板に形成されるめっき膜の膜厚をより好適に推定することができる。

［形態６］形態６によれば、形態４または５において、前記めっき装置は、前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備え、前記パドル攪拌機構は、第１周期で前記パドルを往復移動させるように構成され、前記制御モジュールは、前記回転機構による第２周期での前記基板の回転を伴って、前記めっき膜の膜厚を推定するように構成され、前記第１周期と前記第２周期とは、互いに整数倍の関係とならないように調整される。形態６によれば、パドルの往復移動と基板の回転との周期が重なることを抑制でき、基板に形成されるめっき膜の膜厚をより好適に推定することができる。

［形態７］形態７によれば、形態１から６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。

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。

Ｗｆ－ａ…被めっき面
Ｗｆ…基板
４００…めっきモジュール
４１０…めっき槽
４２０…メンブレン
４２２…カソード領域
４２４…アノード領域
４３０…アノード
４４０…基板ホルダ
４４２…昇降機構
４４８…回転機構
４５０…抵抗体
４５０－ａ…基板側対向面
４５０－ｂ…アノード側対向面
４５２…溝部
４５４…ビス穴
４６０…第１検知電極
４６２…第２検知電極
４７０…遮蔽体
４８０…パドル
４８２…パドル攪拌機構
８００…制御モジュール
１０００…めっき装置

Claims (7)

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、
   前記基板と前記アノード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と前記アノードとの間の領域に配置された第１検知電極であって、先端が前記抵抗体内部の第１位置に配置された第１検知電極と、
   前記めっき槽内における前記第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めっき処理中に推定する制御モジュールと、
   を備えるめっき装置。
2. 前記抵抗体は、前記基板の被めっき面に対向する対向面を有し、
   前記第１検知電極は、前記対向面に形成された溝部に配置される、
   請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備え、
   前記回転機構の回転軸を中心とする前記第１検知電極を通る円の円周において、前記第１検知電極は１．７％以下の領域に設けられ、
   前記制御モジュールは、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推定するように構成される、
   請求項１に記載のめっき装置。
4. 前記抵抗体と前記基板との間に配置されたパドルと、
   前記パドルを前記基板の前記被めっき面に沿った方向に往復移動させるように構成されたパドル攪拌機構と、
   を備え、
   前記第１検知電極は、前記アノードから前記被めっき面を見たときに、前記パドルが往復移動する領域に配置される、
   請求項１に記載のめっき装置。
5. 前記パドル攪拌機構は、第１周期で前記パドルを往復移動させるように構成され、
   前記制御モジュールは、前記第１周期に相当する周波数を持つ振動成分を、前記電位差から除去して前記基板のめっき膜厚を推定する、
   請求項４に記載のめっき装置。
6. 前記めっき装置は、前記基板ホルダを回転させる回転機構を更に備え、
   前記パドル攪拌機構は、第１周期で前記パドルを往復移動させるように構成され、
   前記制御モジュールは、前記回転機構による第２周期での前記基板の回転を伴って、前記めっき膜の膜厚を推定するように構成され、
   前記第１周期と前記第２周期とは、互いに整数倍の関係とならないように調整される、
   請求項４に記載のめっき装置。
7. 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６の何れか１項に記載のめっき装置。

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