JP7440571B2 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態に係るめっき装置の全体配置図である。めっき装置100は、基板ホルダ11(図2)に基板を保持した状態で基板にめっき処理を施すものである。めっき装置100は、基板ホルダ11に基板をロードし、又は基板ホルダ11から基板をアンロードするロード/アンロードステーション110と、基板を処理する処理ステーション120と、洗浄ステーション50aとに大きく分けられる。処理ステーション120は、基板の前処理及び後処理を行う前処理・後処理ステーション120Aと、基板にめっき処理を行うめっきステーション120Bとを含む。
ける処理の制御、めっきモジュールにおけるめっき処理の制御、洗浄ステーション50aの制御を実行するプログラムを含む。記憶媒体は、不揮発性及び/又は揮発性の記憶媒体を含むことが可能である。記憶媒体としては、例えば、コンピュータで読み取り可能なROM、RAM、フラッシュメモリなどのメモリや、ハードディスク、CD-ROM、DVD-ROMやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
図2は、めっきモジュール40を示す概略図である。同図では、めっき槽39の1つのめっきセルを示し、オーバフロー槽38を省略している。なお、以下の説明では、めっき槽39の1つのめっきセルをめっきセル39として参照する場合がある。本実施形態に係るめっき装置100は、めっき液Qに電流を流すことで基板Wの表面を金属でめっきする電解めっき装置である。めっきモジュール40は、内部にめっき液を保持するめっき槽39と、めっき槽39内で基板ホルダ11に保持された基板Wに対向して配置されたアノード(メインアノード)60と、アノード60から基板Wに向かう電場を調整して基板W上の電位分布を調整する中間マスク70と、を備えている。基板ホルダ11は、多角形(例えば、四角形)の基板Wを着脱自在に保持し、かつ基板Wをめっき槽39内のめっき液Qに浸漬させるように構成されている。但し、他の実施形態では、円形の基板(ウェハ)を使用することも可能である。アノード60および基板Wは鉛直方向に延在するように配置され、且つめっき液中で互いに対向するように配置される。アノード60は、アノード60を保持するアノードホルダ61を介して電源(図示略)の正極に接続され、基板Wは基板ホルダ11を介して電源の負極に接続される。アノード60と基板Wとの間に電圧を印加すると、電流は基板Wに流れ、めっき液の存在下で基板Wの表面に金属膜が形成される。
るものであってもよい。このような可変のアノードマスクは、例えば、特開2019-56164号公報(特許文献2)に記載されている。なお、可変アノードマスク62を使用する代わりに、アノードが複数のアノード片に分割された分割アノード(マルチゾーンアノード)を用い、電流を流すアノード片を選択又は各アノード片に流す電流を調整することにより、アノードの有効面積を調整又はアノードから基板に向かう電場(電流)を調整するようにしてもよい。このような可変のアノードマスクは、例えば、米国特許出願公開2017-0370017号明細書(特許文献3)に記載されている。
その場合に、補助アノードを一体の環状部材としてもよい。
ド膜厚小)のアノード60から基板Wへの電場を示す説明図である。図5は、ターミナルエフェクトが小さい場合(レジスト開口率大、シード抵抗小/シード膜厚大)のアノード60から基板Wへの電場を示す説明図である。図6は、めっき膜厚分布の調整方法を説明する説明図である。なお、図4、図5では、遮蔽板75の一部が省略されて示されている。本実施形態では、可変アノードマスク(VAM)62の開口寸法、及び補助アノード80に流す電流を調整することにより、めっき膜厚分布を調整する。調整前において、可変アノードマスク62の開口寸法は中間寸法(第1寸法)であり、補助アノード80の電流はゼロであるとする。図6中の各欄のグラフは、基板のめっき膜厚分布を示しており、横軸が基板上の位置(基板の中心を通る直線状の位置)を示し、横軸原点は基板の中心であり、原点から離れるほど基板エッジ部に近づくとする。各欄のグラフの縦軸は、基板上のめっき膜厚を示す。なお、可変アノードマスク62に代えて、分割アノードを採用する場合には、可変アノードマスク62の開口寸法の大きさに応じた電場に対応するように、電流を流すアノード片を選択又は各アノード片に流す電流が調整されるように制御される。
すように、補助アノード80から基板エッジ部に供給される電場(電流)が増大し、図6の表の第3段の「補助アノード電流最適化」の欄に実線で示すように、めっき膜厚が均一化される。なお、可変アノードマスク62に代えて、分割アノードを採用する場合には、可変アノードマスク62の開口62Aが第3寸法(>第1寸法)の場合の電場に対応するように、電流を流すアノード片を選択又は各アノード片に流す電流を調整することにより、アノードの有効面積を増大する又はアノードから基板に向かう電場(電流)の広がりを大きくするように制御する。
図7は、第2実施形態に係る中間マスクを基板側からみた概略図である。図8は、第2
実施形態に係る中間マスクの各部の断面図である。図8の各断面図は、それぞれ、図7中のA-A’線、B-B’線、C-C’線に沿った断面図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略し、上記実施形態と異なる点を主に説明する。
(1)上記実施形態では、角形の基板にめっきする場合を例に挙げて説明したが、円形の基板(ウェハ等)にめっきする場合にも上記実施形態を適用することができる。
(2)上記実施形態では、補助アノードとして不溶解性アノードを用いる場合について説明したが、溶解性アノードを用いてもよい。この場合、補助アノードを隔離する隔膜、補助アノードで発生する酸素を排出する排気通路を省略することができる。
(3)上記実施形態では、基板を鉛直方向にめっき液に浸漬させる、いわゆるディップ式のめっき装置について説明したが、アノードおよび基板が水平方向に延在するように配置されるいわゆるフェースダウン式(カップ式)のめっきモジュールに上記実施形態を適用してもよい。
形態1によれば、基板にめっきするためのめっき装置であって、 前記基板と対向して配置されるアノードと、 前記基板と前記アノードとの間で前記基板側に配置され、前記アノードから前記基板への電場を通過させる第1中央開口を有する中間マスクであって、中間マスクの内部空間において前記第1中央開口の周囲に配置された補助アノードを有する中間マスクと、を備え、 前記補助アノードの面積は、前記アノードの面積の1/5以下である、めっき装置が提供される。中間マスクは、トンネルレギュレーションプレート(TRP)とも称され、基板の近傍においてアノードから基板への電場(電流)の通過を調整するマスクである。中間マスクは、アノード側に配置されるイオン電流コリメータとは異なり、基板とアノードとの間において基板側に、言い換えれば、基板の近傍に配置されるものである。
クからの電場(電流)の引き出し位置である通路の出口を設定することで、その特定の領域が補助アノードからの電流により効果的に厚膜化されるようにし、めっき膜厚分布をより均一化できる。
りアノードの露出面積(基板に向かう電場を提供する有効面積)を調整することができる。これにより、ターミナルエフェクトの大きさに応じて、中間マスクの補助アノードに流す電流の制御、及び、アノードから基板に向かう電場の制御を組み合わせて、基板の各部に流れるめっき電流の大きさを調整し、めっき膜厚の均一化を図ることができる。
38 オーバフロー槽
39 めっき槽(めっきセル)
40 めっきモジュール
60 アノード
61 アノードホルダ
62 アノードマスク
62A 開口
63 アノードボックス
64 隔膜
70 中間マスク
71 マスク本体
71A ベースパネル
71B バックカバー
71C フロントカバー
71D コーナブロック
71E 中央ブロック
71F 通路
71G 通路
71H 導出口
72 内部空間
73 排気通路
74 排気口
75 遮蔽板
76 中央開口
77 開口
78 隔膜
80 補助アノード
81 バスバー
90 パドル
91 液面
Claims (14)
- 四角形の基板にめっきするためのめっき装置であって、
前記基板と対向して配置されるアノードと、
前記基板と前記アノードとの間で前記基板側に配置され、前記アノードから前記基板への電場を通過させる第1中央開口を有する中間マスクであって、前記第1中央開口の周囲に配置された補助アノードを有する中間マスクと、
を備え、
前記中間マスクの前記第1中央開口は、前記基板の形状に対応する形状を有し、
前記補助アノードは、複数の補助アノードに分割されており、
前記第1中央開口の角部以外において前記第1中央開口の四辺に沿って前記補助アノードが配置されている、
めっき装置。 - 請求項1に記載のめっき装置において、
前記中間マスクと前記基板との間の距離は、前記アノードと前記基板との間の距離の1/4以上かつ1/3以下である、めっき装置。 - 請求項1又は2に記載のめっき装置において、
前記中間マスクは、
第2中央開口を有し、前記第2中央開口の周りに、前記補助アノードを収容する内部空間を有し、前記内部空間の前記基板側が開放されているマスク本体と、
前記マスク本体の前記内部空間を覆うように設けられる遮蔽板であり、前記第2中央開口よりも小さい第3中央開口を有し、前記第3中央開口が前記第1中央開口を定義し、前記補助アノードの少なくとも一部の領域に重なる第1開口を有する遮蔽板と、
を有する、めっき装置。 - 請求項3に記載のめっき装置において、
前記遮蔽板は、前記第1開口を覆う隔膜を更に有する、めっき装置。 - 請求項1又は2に記載のめっき装置において、
前記中間マスクは、前記補助アノードを収容する内部空間、及び前記補助アノードから前記基板に向かう電場を通過させる通路を有し、前記基板に平行な面内において、前記通路の出口は前記補助アノードと重ならない位置にある、めっき装置。 - 請求項5に記載のめっき装置において、
前記中間マスクは、
マスク本体と、
前記マスク本体の前記基板側を覆うように取り付けられ、前記マスク本体とともに前記第1中央開口に対応する第4中央開口を形成するカバーと、
前記マスク本体及び前記カバーに対して前記第4中央開口の縁部で取り付けられたブロックと、を有し、
前記マスク本体は、前記内部空間を有し、前記補助アノードの少なくとも一部の領域に重なる第2開口を有し、前記カバーは、前記第2開口と連通する第1通路を有し、前記ブロックは、前記第1通路と連通する第2通路を有し、前記第1通路及び前記第2通路が、前記補助アノードから前記基板に向かう電場を通過させる前記通路を形成する、
めっき装置。 - 請求項6に記載のめっき装置において、
前記マスク本体は、前記第2開口を覆う隔膜を更に有する、めっき装置。 - 請求項1から7の何れかに記載のめっき装置において、
前記アノードの露出面積を調整する可変アノードマスクが更に設けられている、めっき装置。 - 請求項1から7の何れかに記載のめっき装置において、
前記アノードは、複数のアノード片に分割された分割アノードであり、
電流を流すアノード片を選択することにより、前記基板に向かう電場を提供する前記アノードの有効面積を調整する、又は、各アノード片に流す電流を調整することにより、前記アノードから前記基板に向かう電場を調整する、めっき装置。 - 請求項1から9の何れかに記載のめっき装置において、
前記複数の補助アノードは、電源の正極に接続されるバスバーに電気的に接続されている、めっき装置。 - 四角形の基板をめっきする方法であって、
基板とアノードとの間に配置される中間マスクを準備することであり、前記中間マスクが、前記基板の形状に対応する形状を有し前記アノードから前記基板に向かう電場を制御する中央開口と、該中央開口の周囲に配置された複数の補助アノードとを有し、前記補助アノードが、前記中央開口の角部以外において前記中央開口の四辺に沿って配置されていること、
前記基板のレジスト開口率及びシード抵抗の大きさに応じて、前記アノードから前記基板に向かう電場の広がりを調整すると共に、前記中間マスクに配置された前記補助アノードに供給する電流を調整すること、
を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、前記アノードの露出面積を調整する可変アノードマスクにより、前記アノードから前記基板に向かう電場の広がりを調整する、方法。
- 請求項11に記載の方法において、
前記アノードは、複数のアノード片に分割された分割アノードであり、
電流を流すアノード片を選択することにより、又は、各アノード片に流す電流を調整することにより、前記アノードから前記基板に向かう電場の広がりを調整する、方法。 - 請求項11から13の何れかに記載の方法において、
前記複数の補助アノードは、電源の正極に接続されるバスバーに電気的に接続され、前記電源から前記バスバーを介して電流が供給される、方法。
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