JP7297180B1 - 基板状態測定装置、めっき装置、及び基板状態測定方法 - Google Patents

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Abstract

めっき対象としての基板の状態を測定する。基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記給電部材接触領域の状態を測定する状態測定モジュールと、を備える。

Description

本願は、基板状態測定装置、めっき装置、及び基板状態測定方法に関する。
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。
電解めっき装置で基板にめっきをするには、予め、シード層が形成された半導体ウェハ等の基板にレジストパターンを有するレジスト層を形成しておく。続いて、レジスト層が形成された基板に紫外光の照射等を行い、基板表面上のレジスト残渣を除去し（アッシング処理）且つレジスト表面の親水化処理（ディスカム処理）を行う。
また、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。
特開２００８－１９４９６号公報 特開２００２－１０５６９５号公報
上記したように、めっき処理に先立って基板にはシード層およびレジスト層が形成されている。しかし、基板に形成されたシード層およびレジスト層などの状態によって、基板に形成されるめっき膜厚の均一性が損なわれる場合がある。一例として、基板は基板ホルダの給電部材（コンタクト）と接触して給電が行われるが、給電部材と接触する基板領域にレジスト残渣など通電障害となるものがあると、適正にめっき処理を施すことができなくなる。また、一例として、電解めっき装置では、給電部材と基板との接触周囲がシール部材によってめっき液から遮蔽される、いわゆるドライコンタクト方式が採用される場合がある。こうした場合、基板におけるシール部材との接触領域に凹凸または異物などがあると、給電部材と基板との接触部分にめっき液が浸入して、適正にめっき処理を施すことができなくなる。さらに、基板に形成したいめっきパターンに応じて、基板には所望のレジストパターンが形成されている。しかしながら、基板に形成されているレジストパターン、特に基板の開口率が異なると基板とアノードとの間に流れる電流密度が変化し、めっき膜圧の均一性、または、めっき処理にかかる時間に影響する。以上のように、めっき対象としての基板の状態が把握されていると、異常が生じている基板のめっき処理を避けたり、基板の状態に応じためっき処理を施したりして、めっき処理を好適に行うことができ得る。
以上の実情に鑑みて、本願は、めっき対象としての基板の状態を測定することを１つの目的としている。
一実施形態によれば、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記給電部材接触領域の状態を測定する。
一実施形態によれば、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記シール部材接触領域の状態を測定する。
一実施形態によれば、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板における被めっき領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記被めっき領域の状態を測定する。
別の一実施形態によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記給電部材接触領域の状態を測定するステップと、を含む。
別の一実施形態によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記シール部材接触領域の状態を測定するステップと、を含む。
別の一実施形態によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における被めっき領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記被めっき領域の状態を測定するステップと、を含む。
図１は、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、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、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、実施形態における基板の板面を模式的に示す図である。 図５は、実施形態の基板状態測定モジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。 図６は、実施形態の基板状態測定モジュールによる状態測定を説明するための模式図である。 図７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８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９は、基板状態測定モジュールによる基板状態測定方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、本実施形態における基板状態測定モジュールの概略的な機能ブロック図である。 図１１は、変形例の基板状態測定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。
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、めっき装置１０００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、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（プリウェット液）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。
＜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外槽４１４と、を含んで構成される。
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。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。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。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。
また、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。基板ホルダ４４０は、被めっき面Ｗｆ－ａにおける一部の領域（被めっき領域）を露出させた状態で基板Ｗｆの縁部を把持する。基板ホルダ４４０は、基板Ｗｆに接触して図示しない電源から基板Ｗｆに給電するための給電接点を備える。本実施形態では、基板ホルダ４４０の給電接点と基板Ｗｆとの接触部分がめっき液または他の液体が遮蔽される、いわゆるドライコンタクト方式が採用される。基板ホルダ４４０は、めっき液が給電接点と基板Ｗｆとの接触部分に作用しないように、基板Ｗｆの給電接点接触領域（コンタクト領域ＣＡ）をシールするシール部材４４１を有する。
図４は、本実施形態における基板Ｗｆの板面（被めっき面Ｗｆ－ａ）を模式的に示す図である。本実施形態では、基板Ｗｆは円形基板である。図示するように、基板Ｗｆは、内周側に円形の被めっき領域ＰＡが形成され、被めっき領域ＰＡの外周側に基板ホルダ４４０の給電接点と接触するための円環状のコンタクト領域ＣＡが形成されている。また、被めっき領域ＰＡとコンタクト領域ＣＡとの間には、基板ホルダ４４０のシール部材４４１が接触する円環状のシール部材接触領域（シール領域）ＳＡが設けられている。なお、理解の容易のため、図４では、シール領域ＳＡにハッチングを付している。本実施形態では、コンタクト領域ＣＡには、基板ホルダ４４０の給電接点と接触して導通可能なようにレジスト層ＲＬに覆われることなくシード層ＳＬが形成されている（図６参照）。また、シール領域ＳＡには、基板ホルダ４４０のシール部材４４１と接触してめっき液をシールするように、一様にレジスト層ＲＬが形成されている（図６参照）。そして、めっき領域ＰＡには、めっき処理によって所望のめっきパターンが形成されるように、シード層ＳＬに通じる開口を有するレジストパターンのレジスト層ＲＬが形成されている（図６参照）。
再び図３を参照し、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。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の被めっき領域ＰＡがめっき液に暴露される。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（被めっき領域ＰＡ）にめっき処理を施すように構成される。
なお、上記しためっきモジュール４００は、基板Ｗｆの被めっき面Ｗｆ－ａが下方に向けられた状態でめっき処理が施されるものとしたが、こうした例に限定されない。一例として、めっきモジュール４００では、被めっき面Ｗｆ－ａが上方または側方に向けられた状態でめっき処理が施されてもよい。
＜基板状態測定モジュール＞
めっき装置１０００は、めっきモジュール４００でのめっき処理に先立って基板Ｗｆの状態を測定するための基板状態測定モジュール１３０を備えている。基板状態測定モジュール１３０は、基板状態測定装置の一例に当たる。図５は、一実施形態の基板状態測定モジュール１３０の構成を概略的に示す縦断面図であり、図６は、基板状態測定モジュール１３０による状態測定を説明するための模式図である。この基板状態測定モジュール１３０は、一例として、アライナ１２０に設けられる。しかしながら、基板状態測定モジュール１３０は、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００、または、搬送装置７００の何れかに設けられてもよい。また、基板状態測定モジュール１３０は、独立したモジュールとして設けられてもよい。
基板状態測定モジュール１３０は、基板Ｗｆを支持して回転させられるように構成されたステージ１３２を備える。ステージ１３２を回転させる回転機構１３４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。また、基板状態測定モジュール１３０は、ステージ１３２に載置された基板Ｗｆの板面を測定するための白色共焦点式センサ１３６を備える。図５に示す例では、白色共焦点式センサ１３６は、移動機構１３８によって移動可能に構成されている。これにより、白色共焦点式センサ１３６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、移動機構１３８は、白色共焦点式センサ１３６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るとよい。本実施形態では、基板状態測定モジュール１３０は、１つの白色共焦点式センサ１３６を備え、図６に示すように、移動機構１３８により白色共焦点式センサ１３６の検出位置をコンタクト領域ＣＡ、シール領域ＳＡ、およびめっき領域ＰＡに変更できるようになっている。
図７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８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。白色共焦点式センサ１３６は、複数の波長成分を有する照射光を発生する光源１３６４と、基板Ｗｆからの反射光を受光する受光部１３６６と、受光部１３６６で受光された光の波長成分に基づいて光を反射する界面位置までの距離を計測する処理部１３６２と、を有する。
照射光が基板Ｗｆにおけるシード層ＳＬが露出している領域に照射された際には、照射光がシード層ＳＬ表面で反射される。これにより、処理部１３６２によって算出される基板Ｗｆまでの距離として、シード層ＳＬまでの距離（図５中、Ａ１）を示す信号強度が大きく示される。一方、照射光が基板Ｗｆにおけるレジスト層ＲＬに照射された際には、照射光が主にレジスト層ＲＬ表面で反射される。これにより、処理部１３６２によって算出される基板Ｗｆまでの距離として、レジスト層ＲＬまでの距離（図５中、Ａ２）を示す信号強度が大きく示される。また、レジスト層ＲＬが照射光の一部を透過させる場合には、レジスト層ＲＬに照射された照射光の一部がレジスト層ＲＬ表面で反射され、照射光の別の一部がレジスト層ＲＬを透過してレジスト層ＲＬ裏のシード層ＳＬによって反射される。これにより、処理部１３６２によって算出される基板Ｗｆまでの距離として、レジスト層ＲＬまでの距離（Ａ２）とシード層ＳＬまでの距離（Ａ１）とを示す信号強度がそれぞれ大きく示される。
こうした白色共焦点式センサ１３６による検出に基づいて、基板状態測定モジュール１３０は基板Ｗｆの状態を測定する。白色共焦点式センサ１３６による検出に基づく基板Ｗｆの状態の測定は、一例として制御モジュール８００で行われる。この場合、制御モジュール８００は、基板状態測定モジュール１３０の一部を構成する。ただし、こうした例に限定されず、基板状態測定モジュール１３０は、制御モジュール８００とは別に基板Ｗｆの状態を測定するための構成を備えてもよい。
図９は、基板状態測定モジュール１３０による基板状態測定方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の基板状態測定方法では、まず、ステージ１３２に基板Ｗｆが配置される（ステップＳ１０）。ステージ１３２への基板Ｗｆの配置は、例えば搬送ロボット１１０によって行われる。
続いて、ステージ１３２に配置された基板Ｗｆを回転させながら、白色共焦点式センサ１３６によって給電部材接触領域（コンタクト領域）ＣＡを検出し（ステップＳ１２）、この検出に基づいてコンタクト領域ＣＡの状態を測定する（ステップＳ１４）。白色共焦点式センサ１３６によるコンタクト領域ＣＡの検出は、少なくとも基板Ｗｆの１回転を伴って行われることが好ましい。
ここで、ステップＳ１２の処理は、第１の例として、コンタクト領域ＣＡ全域にわたって白色共焦点式センサ１３６と基板Ｗｆとの距離を測定できるように、白色共焦点式センサ１３６のサンプリング周期に基づいてゆっくりとした速度で基板Ｗｆを回転させて行われる。上記したようにコンタクト領域ＣＡにはレジスト層ＲＬに覆われることなくシード層ＳＬが形成されており、好ましい基板Ｗｆの状態においては、白色共焦点式センサ１３６による検出はコンタクト領域ＣＡ全域において一定となる。このため、第１の例においてステップＳ１４の処理では、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、コンタクト領域ＣＡ全域において検出値が予め定めた正常領域内である場合には、コンタクト領域ＣＡは正常と判断することができる。また、基板状態測定モジュール１３０は、正常領域から外れた検出値が測定される場合には、コンタクト領域ＣＡに凹凸があって、基板ホルダ４４０の給電接点との接触不良が生じ得る異常であると判断することができる。なお、第１の例では、基板状態測定モジュール１３０は、基板Ｗｆの傾斜、および、検出ノイズを考慮して、コンタクト領域ＣＡの状態を測定することが好ましい。
また、ステップＳ１２の処理は、第２の例として、コンタクト領域ＣＡに凹凸が含まれる場合に、白色共焦点式センサ１３６において複数の距離を示す信号強度が大きく示される程度に速い速度で基板Ｗｆを回転させて行われる。この場合、好ましい基板Ｗｆの状態においては、コンタクト領域ＣＡ全域で白色共焦点式センサ１３６によって単一の距離を示す信号強度が検出される。このため、第２の例においてステップＳ１４の処理では、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、コンタクト領域ＣＡ全域において単一の距離が検出される場合には、コンタクト領域ＣＡは正常と判断することができる。また、基板状態測定モジュール１３０は、所定距離離れた複数の距離を示す信号強度が測定される場合には、コンタクト領域ＣＡに凹凸があって異常であると判断することができる。なお、第２の例では、基板状態測定モジュール１３０は、検出ノイズを考慮してコンタクト領域ＣＡの状態を測定することが好ましい。また、第２の例は、基板Ｗｆの傾斜による検出影響が小さい点で、第１の例に比べて優れていると考えられる。
次に、基板状態測定方法では、ステージ１３２に配置された基板Ｗｆを回転させながら、白色共焦点式センサ１３６によってシール部材接触領域（シール領域）ＳＡを検出し（ステップＳ２２）、この検出に基づいてシール領域ＳＡの状態を測定する（ステップＳ２４）。白色共焦点式センサ１３６によるシール領域ＳＡの検出は、少なくとも基板Ｗｆの１回転を伴って行われることが好ましい。
ステップＳ２２の処理は、第１の例として、ステップＳ１２の第１の例の処理と同様に、ゆっくりとした速度で基板Ｗｆを回転させて行うことができる。上記したようにシール領域ＳＡには一様にレジスト層ＲＬが形成されており、好ましい基板Ｗｆの状態においては、白色共焦点式センサ１３６による検出はシール領域ＳＡ全域において一定となる。このため、第１の例においてステップＳ２４の処理では、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、シール領域ＳＡ全域において検出値が予め定めた正常領域内である場合には、シール領域ＳＡは正常と判断することができる。また、基板状態測定モジュール１３０は、正常領域から外れた検出値が測定される場合には、シール領域ＳＡに凹凸があって異常であると判断することができる。
また、ステップＳ２２の処理は、第２の例として、ステップＳ１２の第２の例の処理と同様に、速い速度で基板Ｗｆを回転させて行うことができる。第２の例においてステップＳ２４の処理では、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、シール領域ＳＡ全域において一定数（１つまたは２つ）の距離が検出される場合には、シール領域ＳＡは正常と判断することができる。また、基板状態測定モジュール１３０は、一例として検出される距離が変化する場合には、シール領域ＳＡに凹凸があって異常であると判断することができる。
次に、基板状態測定方法では、ステージ１３２に配置された基板Ｗｆを回転させながら、白色共焦点式センサ１３６によって被めっき領域ＰＡを検出し（ステップＳ３２）、この検出に基づいて被めっき領域ＰＡの状態を測定する（ステップＳ３４）。白色共焦点式センサ１３６による被めっき領域ＰＡの検出は、少なくとも基板Ｗｆの１回転を伴って行われることが好ましい。また、白色共焦点式センサ１３６による被めっき領域ＰＡの検出は、基板Ｗｆの半径方向において異なる複数の位置で行われることが好ましい。白色共焦点式センサ１３６による被めっき領域ＰＡの検出は、移動機構１３８による白色共焦点式センサ１３６の移動を伴って行われてもよい。ここで、白色共焦点式センサ１３６による被めっき領域ＰＡの検出は、被めっき領域ＰＡの２５％以下の領域とすることが好ましい。
ステップＳ３２の処理は、検出領域全体にわたって白色共焦点式センサ１３６と基板Ｗｆとの距離を測定できるように、白色共焦点式センサ１３６のサンプリング周期に基づいてゆっくりとした速度で基板Ｗｆを回転させて行われることが好ましい。上記したように被めっき領域ＰＡにはレジストパターンが存在するレジスト層ＲＬが形成されており、白色共焦点式センサ１３６による検出は、レジストパターンに応じて変化する。ステップＳ３４の処理では、一例として、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、白色共焦点式センサ１３６による検出に基づいて、レジスト層ＲＬの開口率を測定するとよい。なお、基板状態測定モジュール１３０は、白色共焦点式センサ１３６による被めっき領域ＰＡの検出に基づいて、基板Ｗｆの状態として被めっき領域ＰＡの正常／異常を測定してもよい。例えば、基板状態測定モジュール１３０は、被めっき領域ＰＡのレジストパターンが異常である、または、被めっき領域ＰＡのレジスト層ＲＬに異常がある場合に、被めっき領域ＰＡが異常であると判断してもよい。
白色共焦点式センサ１３６による検出に基づいて基板Ｗｆの状態を測定すると、基板状態測定モジュール１３０（制御モジュール８００）は、基板Ｗｆの状態が正常であるか判断する（ステップＳ４０）。一例として、基板状態測定モジュール１３０は、コンタクト領域ＣＡまたはシール領域ＳＡの状態に基づいて、正常に基板Ｗｆにめっき処理を施すことができると判断したときに、基板Ｗｆの状態が正常であると判断する。一方、基板状態測定モジュール１３０は、コンタクト領域ＣＡまたはシール領域ＳＡの状態に基づいて、基板Ｗｆが基板ホルダ４４０による保持に適さない状態であると判断したときに、基板Ｗｆの状態が異常であると判断する。また、基板状態測定モジュール１３０は、被めっき領域ＰＡの状態に基づいて、基板Ｗｆの状態が異常であると判断してもよい。
基板Ｗｆの状態が正常であると判断されたときには（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、被めっき領域ＰＡの状態に基づいて基板Ｗｆにめっき処理が施され（ステップＳ４２）、図９に示すフローチャートは終了する。めっき処理では、例えば被めっき領域ＰＡの開口率に基づいて基板Ｗｆに印加される電圧が決定されてもよい。一方、基板Ｗｆの状態が異常であると判断されたときには（Ｓ４０：Ｎｏ）、めっき処理を施すことなく、基板Ｗｆは図示しないＦＯＵＰなどのカセットに戻され（ステップＳ４４）、図９に示すフローチャートは終了する。この場合には、図示しないブザーまたはモニタなどを利用して、基板Ｗｆの異常をユーザーに報知してもよい。こうした方法によれば、基板Ｗｆの状態に基づいてめっき処理を施すことができる。また、基板Ｗｆがめっき処理を施すことができないような状態であるときに、基板Ｗｆへの処理を終了して、処理効率を向上させることができる。
なお、図９に示す基板状態測定方法では、白色共焦点式センサ１３６によって、コンタクト領域ＣＡ、シール領域ＳＡ、被めっき領域ＰＡの順に検出するものとした。しかしながら、白色共焦点式センサ１３６による検出の順番は任意である。また、コンタクト領域ＣＡ、シール領域ＳＡ、被めっき領域ＰＡのうち、少なくとも１つの検出が行われなくてもよい。例えば、基板ホルダ４４０がシール部材４４１を有しない場合などには、基板Ｗｆにシール領域ＳＡが無いため、ステップＳ２２，Ｓ２４の処理は行わないものとすればよい。また、図９に示す基板状態測定方法では、被めっき領域ＰＡの状態を測定した後に基板Ｗｆの状態が正常であるか判断されるものとした。しかしながら、コンタクト領域ＣＡまたはシール領域ＳＡの状態の測定に基づいて先に基板Ｗｆの状態が正常であるか判断し、基板Ｗｆの状態が正常である場合に被めっき領域ＰＡの状態を測定して、基板Ｗｆにめっき処理を施すものとしてもよい。
＜機械学習を用いた基板の状態測定＞
基板状態測定モジュール１３０による基板Ｗｆの状態（コンタクト領域ＣＡの状態，シール領域ＳＡの状態，被めっき領域ＰＡの状態（被めっき領域の開口率））測定は、機械学習によって構築される学習モデルを使用して行われてもよい。図１０は、本実施形態における基板状態測定モジュール１３０の概略的な機能ブロック図である。なお、図１０に示される機能ブロックは、基板状態測定モジュール１３０（基板状態測定装置）の一部として制御モジュール８００によって実現されてもよい。基板状態測定モジュール１３０は、状態変数ＳＶを取得する状態変数取得部１４２と、取得した状態変数ＳＶに基づいて、記憶部１５０に記憶される学習モデルを学習・生成する学習モデル生成部１４４と、取得した状態変数ＳＶと学習モデルとに基づいて基板Ｗｆの状態を測定（意思決定）する意思決定部１４８と、を備える。なお、意思決定部１４８は、状態変数ＳＶに基づいて、基板Ｗｆの状態として、基板Ｗｆ表面の状態を示す画像情報を作成してもよい。
状態変数取得部１４２は、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ、数十ｍｓｅｃ）ごとに、状態変数ＳＶを取得する。一例として、所定時間は、学習モデル生成部１４４による学習周期と同一または対応した時間とすることができる。なお、本実施形態では、白色共焦点式センサ１３６からの入力が、状態変数取得部１４２による状態変数ＳＶの取得に当たる。状態変数ＳＶには、白色共焦点式センサ１３６による検出位置情報、または、基板Ｗｆの回転速度などの情報が含まれてもよい。また、状態変数ＳＶには、予めユーザーによってめっき装置１０００に入力された情報が含まれてもよい。一例として、状態変数ＳＶには、基板Ｗｆの材質などの情報などが含まれてもよい。
学習モデル生成部１４４は、機械学習と総称される任意の学習アルゴリズムに従って、学習モデル（状態変数ＳＶに対する基板の状態）を学習する。学習モデル生成部１４４は、状態変数取得部１４２によって取得される状態変数ＳＶに基づく学習を反復実行する。学習モデル生成部１４４は、複数の状態変数ＳＶを取得し、状態変数ＳＶの特徴を識別して相関性を解釈する。また、学習モデル生成部１４４は、現在の状態変数ＳＶに対して基板状態が測定されたときの、次回に取得される状態変数ＳＶの相関性を解釈する。そして、学習モデル生成部１４４は、学習を繰り返すことにより、取得される状態変数ＳＶに対する基板Ｗｆの状態の推定について最適化を図る。
一例として、学習モデル生成部１４４は、教師あり学習によって構築される。教師あり学習は、めっき装置１０００の設置場所において行われてもよいし、製造所、または専用の学習用場所において行われてもよい。学習モデル生成部１４４は、教師あり学習の一例として、基板の状態が予め測定されている、または基板の状態が予め判っている基板の測定情報を教師データとしてもよい。こうした基板としては、一例として、一定のレジストパターンのレジスト膜が形成された基板が用いられてもよい。
また、学習モデル生成部１４４は、強化学習を実行して学習モデルを学習してもよい。強化学習は、ある環境において、現在状態（入力）に対して実行される行動（出力）に報酬を与え、最大の報酬が得られるような学習モデルを生成する手法である。強化学習を行う一例として、学習モデル生成部１４４は、状態変数ＳＶに基づいて評価値を計算する評価値計算部１４５と、評価値に基づいて学習モデルの学習を行う学習部１４６と、を有する。一例として評価値計算部１４５は、めっき装置１０００での基板Ｗｆのめっき処理に要する時間が小さいほど、大きな報酬を与えるものとしてもよい。また、一例として、評価値計算部１４５は、基板Ｗｆに形成されるめっき膜のプロファイルが一定であるほど、大きな報酬を与えるものとしてもよい。
以上説明した実施形態の基板状態測定モジュール１３０は、基板Ｗｆをステージ１３２に配置して、基板Ｗｆを回転させながら白色共焦点式センサ１３６によって基板Ｗｆ表面を検出し、当該検出に基づいて基板Ｗｆの状態を測定する。これにより、めっき対象としての基板Ｗｆの状態を測定して、めっき処理を施すことができる。特に、コンタクト領域ＣＡ、シール領域ＳＡ、および、被めっき領域ＰＡを検出して、基板の状態を測定することで、好適にめっき処理を施すことができる。
＜変形例＞
図１１は、変形例の基板状態測定モジュールの構成を概略的に示す縦断面図である。変形例の基板状態測定モジュール１３０Ａについて、上記した実施形態の基板状態測定モジュール１３０と重複する部分については説明を省略する。変形例の基板状態測定モジュール１３０Ａは、複数の白色共焦点式センサ１３６を備えている。一例として、基板状態測定モジュール１３０Ａは、コンタクト領域ＣＡを検出対象とする第１の白色共焦点式センサ１３６ａと、シール領域ＳＡを検出対象とする第２の白色共焦点式センサ１３６ｂと、被めっき領域ＰＡを検出対象とする第３の白色共焦点式センサ１３６ｃと、の少なくとも２つを有する。これにより、それぞれの白色共焦点式センサ１３６によって基板Ｗｆの状態を検出することができる。なお、第１～第３の白色共焦点式センサ１３６ａ～１３６ｃの少なくとも１つは、上記した実施形態の白色共焦点式センサ１３６と同様に移動機構１３８によって基板Ｗｆに板面に沿って移動可能に構成されてもよい。また、特に、被めっき領域ＰＡを検出対象とする白色共焦点式センサ１３６ｃは、図１１に示すように、基板Ｗｆの半径方向において異なる被めっき領域ＰＡを検出する複数のセンサが設けられてもよい。なお、変形例の基板状態測定モジュール１３０Ａでは、第２および第３の白色共焦点式センサ１３６ｂ，１３６ｃが、コンタクト領域ＣＡでない領域を検出するための白色共焦点式センサの一例に当たる。
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、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記給電部材接触領域の状態を測定する。
形態１によれば、めっき対象としての基板の給電部材接触領域の状態を測定することができる。
［形態２］形態２によれば、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記シール部材接触領域の状態を測定する。
形態２によれば、基板のシール部材接触領域の状態を測定することができる。
［形態３］形態３によれば、基板状態測定装置が提案され、かかる基板状態測定装置は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、を備え、前記基板における被めっき領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記被めっき領域の状態を測定する。
形態３によれば、基板の被めっき領域の状態を測定することができる。
［形態４］形態４によれば、形態３において、前記基板における被めっき領域の前記白色共焦点式センサによる検出は、前記被めっき領域の２５％以下の領域で行われる。
［形態５］形態５によれば、形態３または４において、前記被めっき領域の状態として、前記被めっき領域のレジスト層の開口率を測定する。
形態５によれば、被めっき領域の開口率を測定することができる。
［形態６］形態６によれば、形態５において、機械学習によって構築される学習モデルが格納された記憶部を備え、前記白色共焦点式センサによる検出情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記被めっき領域のレジスト層の開口率を測定する。
形態６によれば、学習モデルを使用して被めっき領域の開口率を好適に測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、前記白色共焦点式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移動機構を備える。
形態７によれば、移動機構によって白色共焦点式センサによる検出位置を変更することができる。
［形態８］形態８によれば、形態１から７において、前記少なくとも１つの白色共焦点式センサは、前記給電部材接触領域を検出するための第１の白色共焦点式センサと、前記基板における前記給電部材接触領域でない領域を検出するための第２の白色共焦点式センサと、を含む。
［形態９］形態９によれば、形態１から８の何れかに記載の基板状態測定装置と、前記給電部材を有し、前記基板を保持するための基板ホルダと、めっき液を収容し、前記基板ホルダに保持された基板とアノードとを前記めっき液に浸漬させた状態で前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加してめっきを行うためのめっき槽と、を備えるめっき装置が提案される。
［形態１０］形態１０によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記給電部材接触領域の状態を測定するステップと、を含む。
［形態１１］形態１１によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記シール部材接触領域の状態を測定するステップと、を含む。
［形態１２］形態１２によれば、基板状態測定方法が提案され、かかる基板状態測定方法は、シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における被めっき領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記被めっき領域の状態を測定するステップと、を含む。
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…基板
ＲＬ…レジスト層
ＳＬ…シード層
ＣＡ…コンタクト領域
ＰＡ…被めっき領域
ＳＡ…シール領域
１００…ロードポート
１１０…搬送ロボット
１２０…アライナ
１３０，１３０Ａ…基板状態測定モジュール
１３２…ステージ
１３４…回転機構
１３６…白色共焦点式センサ
１３８…移動機構
１５０…記憶部
２００…プリウェットモジュール
３００…プリソークモジュール
４００…めっきモジュール
４１０…めっき槽
４３０…アノード
４４０…基板ホルダ
４４１…シール部材
８００…制御モジュール
１０００…めっき装置

Claims (14)

  1. シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板を支持して回転させられるように構成されたステージと、
    前記ステージに支持された基板の板面を測定するための少なくとも１つの白色共焦点式センサと、
    を備え、
    前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記シール部材接触領域の凹凸状態を測定し、前記シール部材接触領域における前記レジスト層までの距離を検出することにより前記シール部材接触領域が正常であるか異常であるかを判定する、基板状態測定装置。
  2. 前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記給電部材接触領域の状態をさらに測定する、請求項１に記載の基板状態測定装置。
  3. 前記基板における被めっき領域の前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて、前記被めっき領域の状態をさらに測定する、請求項１に記載の基板状態測定装置。
  4. 前記基板における被めっき領域の前記白色共焦点式センサによる検出は、前記被めっき領域の２５％以下の領域で行われる、請求項３に記載の基板状態測定装置。
  5. 前記被めっき領域の状態として、前記被めっき領域のレジスト層の開口率を測定する、請求項３または４に記載の基板状態測定装置。
  6. 機械学習によって構築される学習モデルが格納された記憶部を備え、
    前記白色共焦点式センサによる検出情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの
    学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記被めっき領域のレジスト層の開口率を測定する、
    請求項５に記載の基板状態測定装置。
  7. 前記白色共焦点式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センサ移動機構を備える、請求項１から３の何れか１項に記載の基板状態測定装置。
  8. 前記少なくとも１つの白色共焦点式センサは、前記給電部材接触領域を検出するための第１の白色共焦点式センサと、前記基板における前記給電部材接触領域でない領域を検出するための第２の白色共焦点式センサと、を含む請求項２に記載の基板状態測定装置。
  9. 請求項１から３の何れか１項に記載の基板状態測定装置と、
    前記給電部材を有し、前記基板を保持するための基板ホルダと、
    めっき液を収容し、前記基板ホルダに保持された基板とアノードとを前記めっき液に浸漬させた状態で前記基板と前記アノードとの間に電圧を印加してめっきを行うためのめっき槽と、
    を備えるめっき装置。
  10. シード層と前記シード層上に形成されたレジスト層とを有する基板をステージに配置するステップと、
    前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板におけるシール部材と接触する領域であるシール部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、
    前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記シール接触領域の凹凸状態を測定し、前記シール部材接触領域における前記レジスト層までの距離を検出することにより前記シール部材接触領域が正常であるか異常であるかを判定するステップと、
    を含む基板状態測定方法。
  11. 前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における給電部材と接触する領域である給電部材接触領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、
    前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記給電部材接触領域の状態を測定するステップと、
    をさらに含む請求項１０に記載の基板状態測定方法。
  12. 前記ステージに配置された基板を回転させながら、前記基板における被めっき領域を白色共焦点式センサによって検出するステップと、
    前記白色共焦点式センサによる検出に基づいて前記被めっき領域の状態を測定するステップと、
    をさらに含む請求項１０に記載の基板状態測定方法。
  13. 前記白色共焦点式センサにより前記レジスト層までの距離である第１距離と前記シード層までの距離である第２距離とを検出し、前記シール部材接触領域における前記第１距離と前記第２距離とに基づいて前記シール部材接触領域が正常であるか異常であるかを判定する、請求項１に記載の基板状態測定装置。
  14. 前記シール部材接触領域において、前記白色共焦点式センサにより検出される距離を示す信号強度のピークの数が一定であるときには前記シール部材接触領域が正常であると判定し、前記白色共焦点式センサにより検出される距離を示す信号強度のピークの数が変化するときには前記シール部材接触領域が異常であると判定する、請求項１に記載の基板状態測定装置。
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