JPH06280098A - 電解メッキ装置，及び電解メッキ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板面内メッキ厚均一性の精密制御を可能と
し、基板処理カップ間での電流のリークによる干渉を防
止し，かつメッキ液の管理を各メッキ液循環系に対して
一括して行えるようにする。また、亜硫酸系のＡｕメッ
キ液のように比較的不安定で液分解によるＡｕ異常析出
を起こしやすい液を使用しても液寿命を長く保てるよう
にする。 【構成】 基板処理カップ１の中にメッキ被装着面であ
る基板２主面を上向きに設置する基板設置ステージ１ｃ
を設け、上記基板２上方に基板２主面とは平行にアノー
ド４を設置し、基板処理カップ１の上方からメッキ液の
供給，及び排出を行う構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は基板の主面に金属層を
形成する電解メッキ装置，及び電解メッキ処理方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は従来の電解メッキ装置の構成，
及び電解メッキ処理方法を示す断面図で、１は基板処理
カップ、１ａはメッキ液噴入部、１ｂは上記基板処理カ
ップ１からのメッキ液のメッキ液排出部、２は基板、３
は電源、４はアノード、５は基板２と接触して基板２を
保持するカソードコンタクトピン、６は樹脂製のメッキ
槽、６ａはメッキ槽６のドレイン、７はメッキ液の貯液
タンク、７ａは貯液タンク７の中のメッキ液を加温する
薬液加熱ヒータ、８はメッキ液循環用のポンプ、９はメ
ッキ液のフローを示す矢印、９ａはメッキ液面、１０は
メッキ液を媒介にした電流のリークを示す破線、１１は
空気中の酸素、１２はＡｕ微粒子である。

【０００３】次に、機能および動作について説明する。
基板２は、電解メッキにより金属層が形成される主面側
を下向きにした状態で、基板処理カップ１に固定された
少なくとも三本以上のカソードコンタクトピン５の先端
に接触して設置され、電源３の負極側と上記基板２の主
面側との電気的コンタクトを得るものである。また、メ
ッキ液噴入部１ａはメッキ液循環用のポンプ８，貯蔵タ
ンク７，及びメッキ槽６にパイプで接続されるものであ
り、メッキ液の循環はその流れを矢印９で示すものであ
る。該メッキ液は、メッキ液噴入部１ａから噴入し、メ
ッキ液面９ａにより示されるように基板２の下側の主面
と接しつつ、基板処理カップ１の側面にあるメッキ液排
出部１ｂからメッキ槽６にオーバーフローした後、メッ
キ槽６のドレイン６ａを通り、貯液タンク７に回収さ
れ、再びメッキ液循環ポンプ８により基板処理カップ１
に送られる。アノード４は、基板処理カップ１内に基板
２に対して平行となるように設置されるものであり、基
板処理カップ１内にメッキ液を満たして、アノード４と
カソードコンタクトピン５に接続された基板２との間に
電流を流すことにより、メッキ液の電解が行われて、基
板２の下側の主面上にメッキ金属が析出して、電解メッ
キが行われるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電解メッキ装置
は以上のように構成されているので、メッキ金属被覆面
である基板主面側を下向きになるように設置しなければ
ならず、メッキ液循環系の原因とする気泡，及びメッキ
金属被膜上でカソード反応により発生するガスによる気
泡を取り除くことが必要で、基板主面に付着する気泡に
より、メッキの欠陥を引き起こすという問題点があっ
た。

【０００５】また、基板主面側が下向きに設置されてい
るため、基板の設置は作業者がピンセットを使用してマ
ニュアル式に行わなければならず、自動化が困難である
という問題点があった。

【０００６】それ故に、本発明者はすでに基板主面を上
向きに設置した電解メッキ装置の基板処理カップ構造を
特願昭６３−１２４２１０号にて出願しているが、基板
裏面を吸着する基板設置ステージからロボットの真空チ
ャックへの受渡しは複雑な機構を用いなければならず、
上下，前後方向の動きのみを備えた一軸程度のロボット
を用いた簡単な自動搬送は不可能であるという問題点が
あった。

【０００７】また、従来の電解メッキ装置において、電
源，アノード，及びカソードを一組とした電気回路は、
各基板処理カップ間で独立に設置されているのである
が、実際には図１７に示したように、電解質であるメッ
キ液を媒介として電流リークが発生しており、１個の基
板処理カップに対して１個のメッキ槽を用いることが必
要で、少なくとも二つ以上の基板処理カップを同一メッ
キ槽内に配置して、メッキ処理を行なう場合、各アノー
ドばかりでなく、各カソードもそれぞれ同電位になり，
つまり各基板処理カップは電気的に見ると、並列回路と
等価になるので、電源に定電流電源を用いる場合、例え
ば各基板処理カップにおいてカソードコンタクト部と基
板との間の接触抵抗にばらつきがあると、上記基板に供
給される電流量がばらつくので、同一メッキ槽内の複数
の基板間のメッキ厚の精密制御の大きな障害になるとい
う問題点があった。

【０００８】また、従来の電解メッキ装置においては、
二つ以上の電流条件を用いての同時処理も同一メッキ槽
内ではメッキ液を媒介とする電流リークが発生すること
による相互干渉のため当然のごとく不可能であった。そ
れ故に、本発明者は既に基板主面を上向きにして基板を
設置し、カップ間の各アノードを共通になるように為し
た電解メッキ装置の基板処理カップ構造を実願平１−１
４６８３０号にて出願している。しかしながら、各アノ
ードだけでなく、各カソードもそれぞれ独立としなけれ
ばならず、上記問題を解決することは不可能であった。

【０００９】そこで、装置内のメッキ液循環系を各基板
処理カップ間で、つまり各ウエハ間で独立にすればよ
く、上記問題は容易に解決可能であるが、多数の基板を
同時に処理する装置を構成する際、それらの各基板処理
カップ内のメッキ液の濃度を等しく一定に保たなければ
ならず、各基板処理カップに対応するメッキ液循環系毎
にメッキ液イオン濃度などの管理を行うことが必要で、
実用に適さないという問題点があった。

【００１０】また、基板は基板処理カップに固定された
複数のカソードコンタクトピンの先端に接触して設置さ
れているため、該カソードコンタクトピン間の高さの僅
かな差によってもメッキ液の基板へのあたり方が微妙に
変わり、メッキ液流速の分布がそのままメッキ厚の基板
面内の分布の変化として反映されてしまうので、該カソ
ードコンタクトピンの高さの調整を正確にしなければな
らず、この場合、手間がかかるばかりか、非常に困難で
あるカソードコンタクトピンの高さの精密調整が必要
で、同一基板内のメッキ膜厚の均一性を保つ精密制御へ
の大きな障害となるという問題点があった。

【００１１】また、たとえば亜硫酸系のＡｕメッキ液の
ように比較的不安定で、メッキ液の分解によるＡｕ異常
析出を起こしやすいメッキ液を使用する場合には、メッ
キ槽のメッキ液を空気とは密閉することが必要で、メッ
キ液が空気に対して開放された従来のメッキ槽では、空
気中の酸素とメッキ液との攪拌により亜硫酸イオンが酸
化されるとともに、上記メッキ液の分解のきっかけとな
るＡｕ粒子発生の原因となり、メッキ液の寿命が空気攪
拌の少ないビーカワークに比べると短くなるという問題
点があった。

【００１２】また、メッキ液面付近においては、乾燥に
よりメッキ液が蒸発して形成されるＡｕの再結晶から、
Ａｕの無電解析出が生じるという問題点があった。

【００１３】また、基板にＲＩＥなどで形成した開口幅
数１０μm ，深さ数１０〜１００μm のバイアホール，
及び該バイアホール周辺のみに選択的な金メッキを、例
えばホトレジストマスクを用いて形成する際には、全電
着面積に対するバイアホールの凹部の面積の効果が大き
いので、従来の電解メッキ装置を用いてメッキをつける
と、そのメッキレートが該バイアホールの深さの変動に
大きく影響を受けてしまうという問題点があった。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一軸程度の比較的簡易な構造の
ロボットを用いた自動処理ができ、基板処理カップ間の
電流のリークによる干渉を防止し，かつ電解メッキ液の
管理を各電解メッキ液の循環系に対して一括して行うこ
とができ、基板面内のメッキ厚を均一にするための精密
制御ができ、亜硫酸系のＡｕメッキ液のような比較的不
安定で液分解によるＡｕ異常析出を起こしやすい液を使
用しても液寿命を長く保つことができるとともに、ＲＩ
Ｅなどを用いて形成した深さ数１０〜１００μm のバイ
アホール，及び該バイアホール周辺のみに選択的なメッ
キを形成する際にメッキレートが該バイアホールの深さ
の変動による影響をほとんど受けることのない電解メッ
キ装置を得ることを目的としており、さらにこの装置に
適した電解メッキ処理方法を提供することを目的とする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電解メッ
キ装置は、基板処理カップの中にメッキ被着面である基
板の主面を上向きに設置する基板設置ステージを設け、
上記基板の上方に基板面とは平行にアノードを設置し、
上記アノードの上方からメッキ液を供給し、かつアノー
ドの上方からメッキ液を噴入するようなカップ構造とし
たことに加え、該基板設置ステージ部の中心に少なくと
も基板より小さい開口部を有し、基板ステージの下部に
その直径または幅が少なくとも該基板設置ステージ部の
開口よりも小さく、かつ前記基板ステージとその中心が
軸合わせされたスピンチャックを配し、該基板ステージ
の上昇により、はじめスピンチャック上にあったウエハ
が基板ステージに受け渡され、さらに基板ステージが上
昇して、前記ウエハ処理カップを閉じるようにし、また
前記基板ステージの下降時に基板をスピンチャックへ受
け渡すようにしたものである。

【００１６】ついで、電解メッキ装置の基板処理カップ
を少なくとも二つ以上備えた電解メッキ装置において、
各基板処理カップと同一の数の貯液タンクおよびメッキ
液循環系を配し、さらに、前記貯液タンクがバルブを介
して一つのリザーブタンクと接続されるように構成し、
メッキ処理時は各循環系が独立となり、メッキ非処理時
には前記バルブを開として、前記リザーブタンクを通じ
てメッキ液を共通化するようにしたものである。

【００１７】また、基板処理カップ内にカップ上部から
メッキ液を供給するための、スノコ状の複数の孔を基板
面に平行に有するメッキ液噴入部を配し、該メッキ液噴
入部を上下調節可能とし、該メッキ液噴入部と基板間の
距離を調節するようにしたものである。

【００１８】また、メッキ液貯液タンクにおいて、内部
を不活性ガス雰囲気で密封され、タンク内圧過上昇防止
用ベント穴にゴアテックス膜を配し、かつ該タンク上部
に水蒸気凝集用冷却蛇管を配し、また基板処理カップに
おいては、基板ステージにメッキ液回収口を配し、メッ
キ液終了後、該カップ内に残留するメッキ液を前記メッ
キ液噴入部から不活性ガスを供給し圧送回収する機構を
付加したものである。

【００１９】また、基板処理カップ部で使用するカソー
ドコンタクト機構において、前記基板処理カップの下部
開口に、被処理基板の中心と軸合わせされ，かつ該基板
の周囲でカソードコンタクトをとるためのトーラス状の
コンタクト金属リングを着脱可能な形で配し，かつ該カ
ソードリングとウエハとが複数の線で接触しておりま
た，該カソードリングをウエハ周囲に付加された被電着
オフセット部として機能するようにしたものである。

【００２０】更にこの発明の電解メッキ処理方法は、メ
ッキ液循環経路を貯液タンク，送液ポンプ，貯液タンク
なるループで送液する非処理時の工程と、カップ内の水
洗を行った後、不活性ガスを圧送する機構により上記液
回収口から洗浄水を排出する第一の工程と、バルブの切
り替えを行って、メッキ液循環ループを用いて基板処理
カップ内にメッキ液を導入して循環させるとともに電解
メッキを行う第二の工程と、前記メッキ液を不活性ガス
を圧送する機構により前記液回収口から前記貯液タンク
に回収する第三の工程と、カップ内の水洗を行った後、
不活性ガスを圧送する機構により前記液回収口から洗浄
水を排出する第四の工程とを含むものである。

【００２１】

【作用】この発明における電解メッキ装置は、スピンチ
ャックを備えたので、上下，前後方向の動きのみを備え
た一軸のロボットを用いて自動搬送を容易に行うことが
できる。

【００２２】また、メッキ液循環系を各ウェハ間で独立
とし、非処理時のみ前記リザーブタンクを通じてメッキ
液を共有するようにしたことにより、電解メッキ時の基
板処理カップ間のメッキ液を媒介とした電流リークによ
る干渉を防ぐとともに、メッキ液のイオン濃度を均一化
することができる。

【００２３】また、メッキ液噴入部と基板との間の距離
を調節できるので、メッキ液の基板上での流速分布が小
さくなるように調整することができる。

【００２４】さらに、液循環系を不活性ガス雰囲気で密
封し、メッキ液が空気に触れないような処理手順とする
ことにより、メッキ液中の亜硫酸イオンなどが空気中の
酸素と反応して酸化するのを防止することができる。

【００２５】また、貯液タンクのエアベント部に配した
ゴアテックス膜は、タンク内の水分を内部に閉じ込め，
かつ不活性ガスを常時供給していてもタンクおよび液循
環系の内圧を低く保つ作用がある。また該タンク上部に
配した水蒸気凝集用冷却蛇管は、タンク内壁の水濡れを
保ち、メッキ液の乾燥による再結晶を防ぐ作用がある。

【００２６】また、ウエハの周囲に被電着オフセット部
を装着することによって、ＲＩＥなどで形成した深さ数
１０〜１００μm のバイアホール，及び該バイアホール
周辺のみに選択的なメッキを形成する際においても、該
被電着オフセット部の面積が前記バイアホール内，及び
該バイアホール周辺のメッキに対して十分に大きくなる
ので、メッキレートの該バイアホール深さの変動による
影響を小さく抑えることができる。

【００２７】また、該カソードリングとウエハとを複数
の山線で接触させることにより、メッキ成長後の基板周
囲とカソードコンタクト金属リングとの密着による基板
破損などの不具合をなくする作用がある。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１は本発明の実施例１における電解メッキ
装置を示す断面図であり、図１７と同一符号は同一また
は相当部分を示し、１は基板処理カップ、１ａはメッキ
液噴入部、１ｂはメッキ液排出部、１ｃは基板設置ステ
ージ、１ｅはスノコ穴、１ｇはシール材、５５はカソー
ドコンタクト機構、１１１はスピンチャック、１１１ａ
はウエハを吸着固定する吸着口をそれぞれ示している。

【００２９】基板処理カップ１はその上部にメッキ液排
出部１ｂを配し，かつその下部は広く開口されたもので
あり、メッキ液噴入部１ａとカソードコンタクト機構５
５とを備えたものである。該メッキ液噴入部１ａは前記
基板処理カップ１の内側に配されて、前記基板処理カッ
プ１の上部と上下動可能なるよう固定され、カップ内に
上部からメッキ液を供給するためのものであり，該メッ
キ液噴入部１ａの下部には多孔１ｅを有するスノコ形状
のアノード電極４が基板２の面と平行に配置されてい
る。

【００３０】また、前記基板処理カップ１の下方には、
上下動可動であり、上に動くことにより該基板処理カッ
プ１の下部開口を閉じて密閉できる蓋の機能を有し、か
つその中心に少なくとも基板２より小さい開口部を有す
る基板設置ステージ１ｃが配され、前記基板設置ステー
ジ１ｃの下方には、その直径または幅が少なくとも該基
板設置ステージ１ｃの開口よりも小さく，かつ前記基板
処理カップ１，基板ステージ１ｃとその中心が軸合わせ
されたスピンチャック１１１が配置されている。

【００３１】また、アノード電極４はメッシュ状，ある
いは多孔状の金属板であり、メッキ液噴入部１ａの下部
に該基板２の面と平行に取り付けられており、カソード
電極はカソードコンタクト機構５５のカソードピンと接
触している基板２である。

【００３２】次に動作について説明する。最初に基板２
は基板カセット（図示せず）に搭載され、上下，前後方
向の動きのみの可動機能を備えた一軸程度の搬送ロボッ
トにより、図１(b) のように開口した基板処理カップ１
の下方のスピンチャック１１１に搬送される。ついで、
該基板ステージ１ｃが上昇して、スピンチャック１１１
上の基板２が基板ステージ１ｃに受け渡され、さらに基
板ステージ１ｃが上昇して、前記ウエハ処理カップ１を
閉じ、密閉される。

【００３３】この状態で、メッキ液がメッキ液噴入部１
ａの上部のメッキ液入口から導入され、基板２上に貯液
され、該メッキ液噴入部１ａの外側壁と該基板処理カッ
プ１の内側壁との間を通って、基板処理カップ１の上部
の前記メッキ液排出部１ｂにあるメッキ液出口に至るよ
うに循環する（図１(a))。このメッキ液の流れは符号９
で示した。そこで、アノード電極とカソード電極の間に
電界をかけ、電流を流して、カソード電極なる基板２上
にメッキを形成する。メッキ形成後、電流と液循環とを
止め、ついで同様の方法を用いて、洗浄水を基板処理カ
ップ１内に流し、基板２，及び基板処理カップ１の内壁
のパージを行う。続いて前記基板設置ステージ１ｃを下
降させ、基板２をスピンチャック１１１へ受け渡し、吸
着口１１１ａでウェハを吸着固定した後、該スピンチャ
ック１１１を回転させて、基板２の乾燥を行うものであ
る（図１(b) の状態にもどる）。

【００３４】このような本実施例１の電解メッキ装置に
おいては、基板処理カップ１，基板ステージ１ｃ，及び
スピンチャック１１１を備え、かつ基板処理カップ１，
及びメッキ液噴入部１ａの上部に電解液の出入り口を設
けたことにより、上下，前後方向の動きのみを備えた一
軸程度のロボットを用いてウエハの自動搬送を容易に行
うことができ、液流を緩慢なものとすることができる効
果がある。

【００３５】実施例２．図２は本発明の実施例２による
電解メッキ装置を示す断面図である。上記実施例１の電
解メッキ装置の基板処理カップ１では、カップの内圧が
上がりすぎると、基板２割れが起こる可能性がある。そ
こで、本実施例２の基板処理カップ１は、基板ステージ
１ｃとスピンチャック１１１を一体化した複合化基板ス
テージ１１２を有する構造としたものである。しかも、
上記実施例１の基板処理カップ１と同様、前記一軸程度
のロボットによる自動搬送を可能とするため、基板設置
部１１２ａの直径，または幅を、少なくとも該基板２の
直径，または幅よりも小さくしている。

【００３６】このような本実施例２の電解メッキ装置に
おいては、基板処理カップ１，及び基板ステージ１ｃと
スピンチャック１１１とを一体化した複合化基板ステー
ジ１１２を備えることにより、基板２割れを防ぐことが
できる効果がある。

【００３７】実施例３．図３は本発明の実施例３による
電解メッキ装置を示す断面図である。上記基板割れ対策
として、本実施例３では、基板ステージ１ｃが上昇し、
基板処理カップ１が閉じた状態で、該基板２とスピンチ
ャック１１１との間にフーセン状の膨張収縮部１１３ａ
を有するカップ内外圧平衡化調整板１１３を挿入し（図
３(b))、電解メッキ中に該膨張収縮部１１３ａを膨張さ
せ（図３(a))、基板処理カップ１の内圧と外圧とを平衡
化するようにしている。

【００３８】このような本実施例３の電解メッキ装置に
おいては、基板処理カップ１，基板ステージ１ｃ，スピ
ンチャック１１１，及びフーセン状の膨張収縮部１１３
ａを有するカップ内外圧平衡化調整板１１３を備えるこ
とにより、基板２割れを防ぐことができる効果がある。

【００３９】実施例４．図４は本発明の実施例４の電解
メッキ装置を示す断面図である。上記実施例１〜３記載
の基板処理カップ１では、メッキ液が溜まったまま洗浄
水を流すようになっており、貴金属メッキ等のように、
メッキ液が高価な場合、ロスが大きい。そこで本実施例
４では、基板ステージ１ｃの下部にメッキ液回収口１ｆ
と基板処理カップ１の上部のメッキ液噴入部１ａから不
活性ガスを供給する機構を付加している。また、本実施
例４は上記実施例１〜３の電解メッキ装置と併用して、
構成されるものである。

【００４０】次に動作について説明する。本実施例４で
は、メッキ終了後、メッキ液排出部１ｂに接続する第一
のバルブ１４は閉とし、液回収口１ｆに接続する第二の
バルブ１５は開として、前記メッキ液噴入部１ａから不
活性ガスを供給し、該カップ部内に残留するメッキ液を
メッキ液回収口１ｆから圧送回収する。このとき、不活
性ガスの流れは符号９９で示される。

【００４１】このような本実施例４の電解メッキ装置に
おいては、基板処理カップ１，基板ステージ１ｃ，スピ
ンチャック１１１，及び液回収口１ｆを備えるととも
に、液循環系を不活性ガス雰囲気でメッキ液を密封する
ことにより、高価なメッキ液を回収することができ、メ
ッキ液の酸化を防ぐことができる効果がある。

【００４２】実施例５．本実施例５においては、上記基
板処理カップ１は、メッキ液噴入部１ａを上下動可能と
し、該メッキ液噴入部１ａと基板２間の距離を調節可能
として、該距離，及びメッキ液流速を最適化することに
より、基板２上のメッキ液流を最適化できるようにした
ものである。

【００４３】このような本実施例５の電解メッキ装置に
おいては、上下動可能なメッキ液噴入部１ａを有する基
板処理カップ１，基板ステージ１ｃ，及びスピンチャッ
ク１１１を備えることにより、該距離，及びメッキ液流
速を最適化することができる効果がある。

【００４４】実施例６．図５は本発明の実施例６におけ
る電解メッキ装置を示す断面図である。本実施例６で
は、上記実施例１〜５記載の電解メッキ装置の基板処理
カップ１において、基板設置ステージ１ｃが下降し、基
板処理カップ１が開いた状態のときに、該基板処理カッ
プ１と基板２との間に、防滴板１１４，及び該防滴板１
１４を挿入する機構（例えば回転機構）を付加してお
り、その下部には水洗，及び前処理用ノズル１１４ａを
配している。

【００４５】前記ノズル１１４ａは、メッキ前に例えば
界面活性剤を使って親水化処理をする場合や、メッキ
後、前記スピンチャック１１１を回転させながら水洗を
行う場合に使用できる。また、該防滴板１１４は前記ス
ピンチャック１１１を回転させて基板２の乾燥を行う場
合に、基板処理カップ１，メッキ液噴入部１ａ，及びメ
ッキ液排出部１ｂから落下してくる水滴１３が基板２に
再付着するのを防ぐ機能を有する。

【００４６】このような本実施例５の電解メッキ装置に
おいては、基板処理カップ１，基板ステージ１ｃ，スピ
ンチャック１１１，防滴板１１４，及び水洗，及び前処
理用ノズル１１４ａを備えることにより、基板２を水洗
することができるとともに、及び基板２の乾燥時に基板
処理カップ１からの水滴による濡れを防止することがで
きる効果がある。

【００４７】実施例７．図６は本発明の実施例７による
電解メッキ装置のカソードコンタクト機構を示す断面図
である。該カソードコンタクト機構５５は、基板２と接
触する下部先端と上部とを除いてテフロン等の絶縁体被
覆５５ｂで覆われ，かつ上部で電源３の負極側と配線５
６で接続されたカソードピン５５ａと、前記カソードピ
ン５５ａの上部に配され、該カソードピン５５ａを上下
可動とするためのバネ５５ｃと、前記カソードピン５５
ａを中に通し，支持する筒状のカソードピンガイド５５
ｄと、前記カソードピンガイド５５ｄの上部に接合した
形で、前記バネおよびカソードコンタクトピンの先端と
を収納し，かつ不活性ガス雰囲気を導入する通気管５５
５ａを有するバネ収納部５５５とから構成され、該コン
タクト機構５５の可動部にはつねに不活性ガスを通気管
５５５ａより導入して、該バネ収納部５５５を不活性ガ
ス陽圧としている。

【００４８】このような本実施例７の電解メッキ装置の
カソードコンタクト機構では、内部を不活性ガスで充填
することにより、電解メッキ液のカソードコンタクト機
構内部への浸入を防ぐ効果がある。

【００４９】実施例８．また、図７は本発明の実施例８
による電解メッキ装置のカソードコンタクト機構を示す
断面図である。該カソードコンタクト機構５７は、カソ
ードコンタクトピン５７ａと、バネ５７ｃを一体化し、
該カソードコンタクトピン５７ａが基板２と接触する下
部先端と上部先端を除き、絶縁体被膜５７ｂで覆われ、
前記カソードピン５７ａを中に通し支持するカソードピ
ンガイド５７ｄを前記バネ部５７ｃの下に配し、かつ負
極側に接続するための配線５６と接続される該コンタク
トピン５７ａの上部先端を基板処理カップ１の外に突出
させ、非接液部としたものである。

【００５０】このような本実施例８の電解メッキ装置の
カソードコンタクト機構では、絶縁体被膜５７ｂに被覆
されたカソードコンタクトピン５７ａとバネ５７ｃとを
一体化することにより、カソードコンタクト機構の構造
を簡単にすることができる効果がある。

【００５１】実施例９．図８，及び９は本実施例９にお
ける電解メッキ装置を示す断面図，及び斜視図である。
該カソードコンタクト機構５５の基板２とのカソードコ
ンタクトを取るためのものとして、図９(a) ，及び(b)
に示したトーラス状のコンタクト金属リング５５６をコ
ンタクトピンの先端に接続して着脱可能な形で取り付け
ている。

【００５２】図９(c) は該カソードコンタクトリング５
５６と基板２との接触部を示した断面図であり、基板２
との接触部は基板２の外周囲の幅約１〜２mmであり、メ
ッキ終了後、基板２と該コンタクトリング５５６との密
着を防ぐため、その断面がノコギリ形状なる，円形の基
板２の中心と軸合わせされた複数の同心円状の凹凸の山
線，あるいは基板２の中心を通る複数の放射状の山線な
る接触部５５６ａにおいて接触している。該コンタクト
リング５５６はさらに、電解メッキ中に被電着部とな
り、図１０に示したように、基板２の電着部にバイアホ
ール２ａなどの比較的深い穴を形成する際に、基板２の
電着部のメッキレートを安定化する機能を有している。

【００５３】このような本実施例９の電解メッキ装置で
は、トーラス状のコンタクト金属リング５５６をコンタ
クトピンの先端に装着して、これを用いて基板２を固定
することにより、バイアホール２ａの内部において均一
なる膜厚の電解メッキを得られる効果がある。

【００５４】実施例１０．図１１〜１３は本実施例１０
における電解メッキ処理方法を示した液循環系の配管系
統図である。基板処理カップ１は、実施例４と同じもの
を用いている。まず図１１(a) は非処理時のメッキ液循
環経路で、メッキ液は、その流れを示す矢印９のよう
に、貯液タンク７から送液ポンプ８、三方バルブ１６を
通って貯液タンク７に返る。上記循環によって、ヒータ
７ａによって加熱されたメッキ液の温度をタンク７内の
みならず、配管内でも一定に保つことができる。

【００５５】次にメッキ処理時では、第一の工程で、カ
ップ１内の水洗（図１２(b))を行った後に液回収口から
不活性ガス圧送により洗浄水を排出する（図１３）。洗
浄水の循環経路は矢印１００で示した。

【００５６】続いて、第二の工程で、前記非処理時のメ
ッキ液循環経路よりバルブ１６，及び１７の切り換えに
よって基板処理カップ１内にメッキ液を導入し、循環さ
せると同時に電解メッキを行う（図１１(b))。

【００５７】第三の工程で、前記メッキ液を前記液回収
口から不活性ガス圧送により、前記貯液タンクに回収す
る（図１２(a))。

【００５８】ついで、第四の工程でカップ内の水洗（図
１２(b))を行った後に、液回収口から不活性ガス圧送に
より洗浄水を排出する（図１３）。

【００５９】このような本実施例１０の電解メッキ処理
方法においては、電解メッキ装置毎にメッキ液の循環系
を独立としたので、メッキ液を介しての電解メッキ装置
間の電流リークを無くし，かつメッキ液のイオン濃度を
均一化することができる効果がある。

【００６０】実施例１１．図１４〜１５は本発明の実施
例１１による電解メッキ処理方法を行なうための液循環
系の配管系統図である。本実施例１１は、基板処理カッ
プ１を少なくとも二つ以上備えた場合のメッキ液循環系
について示したものであり、基本的には、図１１〜１３
に示した２個の電解メッキ装置の循環系を、リザーブタ
ンク７７を介して組み合わせたものである。

【００６１】図１４は，非処理時のメッキ液の循環経路
を示したものであり、矢印９はメッキ液の流れを示し、
メッキ液はタンク７からポンプ８を通り、三方バルブ２
３，２４，２１からリザーブタンク７７，バルブ２２を
通り、再びタンク７に戻る。

【００６２】また、図１５は処理時のメッキ液の循環経
路を示し、メッキ液はタンク７からポンプ８，三方バル
ブ２３を通り、カップ１に導入され、次いで、三方バル
ブ２４，三方バルブ２１から再びタンク７に戻る。この
とき、タンク７とリザーブタンク７７との間のバルブ２
２は閉となっている。このように、三方バルブ２１，２
３，２４，及びバルブ２２を切り換えることにより、二
つの循環経路を切り換えるものである。

【００６３】このような本実施例１１の電解メッキ処理
方法においては、電解メッキ装置毎にメッキ液の循環系
を独立とし、非処理時のみ前記リザーブタンクを介して
メッキ液を共通化するようにしたことにより、処理時に
はメッキ液を介しての電解メッキ装置の基板処理カップ
間の電流リークを無くすることができ、一方非処理時に
は各々の電解メッキ装置間のメッキ液のイオン濃度を均
一化することができる効果がある。

【００６４】実施例１２．図１６は本発明の実施例１５
による電解メッキ装置のメッキ液貯液タンクを示す断面
図である。該タンク７は、上部に水蒸気凝集用の冷却蛇
管７ｆと該冷却蛇管７ｆ下部に水滴返し板７ｂを配し、
また、内部を不活性ガス雰囲気で密封するため、矢印９
９で示したように不活性ガス導入口７ｅより、Ｎ2 など
の不活性ガスを導入するようにしている。さらにタンク
内圧過上昇防止のため、ベント穴７ｃを設け、かつ水蒸
気を逃さないように、該ベント穴７ｃにゴアテックス膜
７ｄを配しているので、メッキ液濃度が高くなり過ぎる
ことはない。

【００６５】このような本実施例１２の電解メッキ装置
においては、メッキ液貯液タンクの該ベント穴７ｃにゴ
アテックス膜７ｄを貼着し、かつ該メッキ液貯液タンク
内を不活性ガス雰囲気としたことにより、メッキ液のイ
オン濃度を一定に保ち、酸化によるメッキ液の劣化を防
止することができる効果がある。

【００６６】なお、特開昭６３−９６２９２号公報に
は、電解メッキ装置において、上方に開口したカップの
上部に基板を下向きに設置して電解メッキを行うものが
記載されているが、これは、本発明のように、下方に開
口したカップ１を密閉して、電解液と空気との接触を無
くしたものではなく、電解液の酸化等による劣化を防ぐ
ことのできる効果を得ることはできないものである。

【００６７】また、特開平２−３１０３９３号公報に
は、半導体基板渡金装置において、上方に開口したカッ
プ３１３の中に基板３０１を上向きに設置し、その中を
電解液３１２で満たして、電解メッキを行うものが記載
されているが、これは、本発明のように、下方に開口し
たカップ１を密閉し、そのカップ１の上部に電解液の出
入り口を設けたものではなく、液流を緩慢なものとする
効果を得ることはできないものである。

【００６８】また、特開平４−３９５号公報には、メッ
キ装置用タンクにおいて、端から順番に高さが低くなる
仕切り板１３により仕切られたメッキ装置用タンク１が
記載されているが、これは、本発明のように、不活性ガ
スをタンク７に充填することにより、不活性ガス雰囲気
中に電解液を保つものではなく、電解液の酸化等による
劣化を防ぐことができるという効果を得ることはできな
いものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電解メッキ装置において、基板処理カップ，メッキ
液噴入部，基板設置ステージ，及び基板より直径の小さ
いスピンチャックを備えたので、上下，前後方向の動き
のみを備えた一軸程度のロボットによっても自動搬送を
容易に行うことができる。

【００７０】また、処理時にはメッキ液循環系を各ウエ
ハ間で独立とし、非処理時のみ上記リザーブタンクを通
じてメッキ液を共通化したので、メッキ中、メッキ液を
通じてのカップ間電流リークによる干渉を防ぎ、かつメ
ッキ液のイオン濃度を均一化することができ、これによ
りメッキ厚の基板間バラツキを抑制し、かつ各カップに
対応するメッキ液循環系毎にメッキ液イオン濃度などの
管理を行う必要がなくなるという効果がある。

【００７１】また、メッキ液噴入部のアノード電極と基
板との間の距離を調節可能としたので、メッキ液の基板
上での流速分布が小さくなるように調整でき、同一基板
面内でのメッキ厚の均一性を向上できる。

【００７２】さらに、液循環系を不活性ガス雰囲気で密
封し、メッキ液が空気に触れないような処理工程とした
ので、メッキ液の酸化を防止することができる。

【００７３】また、貯液タンクのエアベント穴部にゴア
テックス膜を貼着したので、タンク内水分を内部に閉じ
込め、かつ不活性ガスを常時供給していてもタンクおよ
び液循環系の内圧を低く保ち、ウエハ処理カップにおけ
る、カップ内圧上昇による基板割れを防ぐことができる
効果がある。

【００７４】また、該タンク上部に配した水蒸気凝集用
冷却蛇管は、タンク内壁の水濡れを保ち、メッキ液の乾
燥による再結晶を防ぎ、その結果亜硫酸系金メッキ液な
ど比較的不安定なメッキ液を安定化することができる効
果がある。

【００７５】また、ウエハ周囲に被電着オフセット部、
つまりコンタクト金属リングを付加することによって、
ＲＩＥなどで形成した深さ数１０〜１００μm のバイア
ホール周辺にのみ選択的にメッキを形成する時において
も、該被電着オフセット部の面積を前記バイアホール内
および該バイアホール周辺のメッキに対して十分に大き
くとるようにすれば、メッキレートが該バイアホール深
さの変動によって受ける影響を小さく抑えることがで
き、メッキレートを安定化できる効果がある。

【００７６】また、該カソードリングとウエハとを複数
の山線で接触させることによって、メッキ成長後、基板
周囲とカソードコンタクト金属リングとの密着による基
板破損などの不具合をなくすることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図２】この発明の実施例２における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図３】この発明の実施例３における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図４】この発明の実施例４における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図５】この発明の実施例６における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図６】この発明の実施例７における電解メッキ装置の
カソードコンタクト機構を示す断面図である。

【図７】この発明の実施例８における電解メッキ装置の
カソードコンタクト機構を示す断面図である。

【図８】この発明の実施例９における電解メッキ装置を
示す断面図である。

【図９】この発明の実施例９における電解メッキ装置の
トーラス状のコンタクト金属リングを示す図である。

【図１０】この発明の実施例９における基板にメッキ金
属膜を形成したバイアホールの断面図である。

【図１１】この発明の実施例１０における電解メッキ処
理方法を示した液循環系配管系統図である。

【図１２】この発明の実施例１０における電解メッキ処
理方法を示した液循環系配管系統図である。

【図１３】この発明の実施例１０における電解メッキ処
理方法を示した液循環系配管系統図である。

【図１４】この発明の実施例１１における電解メッキ処
理方法を示した液循環系配管系統図である。

【図１５】この発明の実施例１１における電解メッキ処
理方法を示した液循環系配管系統図である。

【図１６】この発明の実施例１２における電解メッキ装
置のメッキ液貯液タンクを示す断面図である。

【図１７】従来の技術による電解メッキ装置を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 基板処理カップ １ａ メッキ液噴入部 １ｂ メッキ液排出部 １ｃ 基板設置ステージ １ｅ すのこ穴 １ｆ メッキ液回収口 １ｇ シール材 ２ 基板 ２ａ バイアホール ２ｂ フォトレジスト ２ｃ メッキ金属層 ３ 電源 ４ アノード ５ カソードコンタクトピン ６ メッキ槽 ６ａ メッキ槽ドレイン ７ メッキ液貯液タンク ７ａ 薬液加熱ヒータ ７ｂ 水滴返し板 ７ｃ ベント穴 ７ｄ ゴアテックス膜 ７ｅ 不活性ガス導入口 ７ｆ 水蒸気凝集用冷却蛇管 ７７ リザーブタンク ８ メッキ液循環用ポンプ ９ メッキ液の流れ １０ メッキ液を通じての電流リーク １１ 空気中の酸素 １２ Ａｕ微粒子 １３ 水滴 １４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２
２，２３，２４ バルブ ２５ 配管パイプ ５５ カソードコンタクト機構 ５５ａ カソードピン ５５ｂ 絶縁体被膜 ５５ｃ バネ ５５ｄ カソードピンガイド ５５ｅ 接触部 ５６ 配線 ５７ａ カソードピン ５７ｂ 絶縁体被膜 ５７ｃ バネ ５７ｄ カソードピンガイド ５７ｅ 接触部 ９９ 不活性ガスの流れ １００ 洗浄水の流れ １１１ スピンチャック １１２ スピンチャック複合化基板設置ステージ １１２ａ 基板設置部 １１３ 内外圧平衡化調整板 １１３ａ 膨張収縮部 １１４ 防滴板 １１４ａ 水洗前処理用ノズル １１５ 吸着口 ５５５ バネ収納部 ５５５ａ 不活性ガス導入用通気管 ５５６ コンタクト金属リング ５５６ａ 接触部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプによりメッキ液を循環させる機能
   を有し、基板に対し電解メッキを行う電解メッキ装置に
   おいて、 下側に広く開口し、循環するメッキ液及び基板を収容す
   る基板処理カップと、 該基板処理カップの下方に、上下動自在に設けられた、
   開口部を有する基板ステージ部と、 上記基板処理カップと上記基板ステージとの間に設けら
   れ、基板を上記基板ステージ上に装着するスピンチャッ
   クと、 上記基板処理カップの内側に設けられ、下側に開口する
   メッキ液噴入部とを備え、 該メッキ液は、基板処理カップの上方の出入口を通じて
   循環するようにしたことを特徴とする電解メッキ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電解メッキ装置におい
   て、 上記スピンチャックの直径は、該基板の直径よりも小さ
   いことを特徴とする電解メッキ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電解メッキ装置
   において、 上記基板ステージとスピンチャックとが一体化され、か
   つ該基板ステージの基板設置部の直径が、該基板の直径
   より小さいことを特徴とする電解メッキ装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記基板ステージ部の開口部に、膨張，収縮が可能な部
   分を有するカップ内外圧平衡化調整板を装着したことを
   特徴とする電解メッキ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記基板ステージに、メッキ液回収口を有し、 メッキ液を回収するよう不活性ガスを上記基板処理カッ
   プに圧送する機構を備えたことを特徴とる電解メッキ装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記メッキ液噴入部は上下動可能であり、 該メッキ液噴入部と基板との間の距離を調節する機構を
   備えたことを特徴とする電解メッキ装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記基板処理カップ部と、基板，及び基板ステージとの
   間に、防滴板が設けられ、 該防敵板の下部に、基板を水洗，及び前処理するための
   水洗，及び前処理用ノズルを備えたことを特徴とする電
   解メッキ装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記基板処理カップはカソードコンタクト機構を備え、 上記カソードピンを中に通し支持する筒状のカソードピ
   ンガイドと、 上記カソードピンの上部と該カソードピンを上下可動と
   するためのバネとを収めるバネ収納部とを備えてなり、 該カソードコンタクト機構の、基板と接触するカソード
   ピンの下部先端部以外は、絶縁膜により被覆され、 上記バネ収納部は不活性ガス陽圧としたことを特徴とす
   る電解メッキ装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の電
   解メッキ装置において、 上記カソードコンタクト機構は、カソードコンタクトピ
   ンとバネとを一体化したものであることを特徴とする電
   解メッキ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    電解メッキ装置において、 上記カソードコンタクト機構は、カソードコンタクトを
    とるためのトーラス状のコンタクト金属リングなるカソ
    ードリングを備え、かつ 該カソードリングは、ウエハとの接触面に凹凸部分を有
    するものであることを特徴とする電解メッキ装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    の電解メッキ装置において、 上記貯液タンクは、 ゴアテックス膜を貼設したタンク内圧過上昇防止用ベン
    ト穴と、 該貯液タンク上方に設けられた水蒸気凝集用冷却蛇管
    と、 該冷却蛇管の下方に設けられた水滴返しとを備え、 該貯液タンクの内部は、不活性ガス雰囲気で密封されて
    いることを特徴とする電解メッキ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
    の電解メッキ装置において、 上記電解メッキ装置は、上記基板処理カップを少なくと
    も２個以上備えたメッキ液循環系を有し、 各上記基板処理カップは各１個の貯液タンク及びこれに
    よる循環系を備え、各上記貯液タンクは、バルブを介し
    て一つの共有のリザーブタンクに接続されていることを
    特徴とする電解メッキ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    の電解メッキ装置を用いた電解メッキ処理方法におい
    て、 非処理時のメッキ液循環経路を、貯液タンク，送液ポン
    プ，貯液タンクの順に液送するループとし、 上記基板処理カップ内の水洗を行った後、不活性ガスを
    圧送する機構により上記液回収口から洗浄水を排出する
    第１の工程と、 バルブの切り替えを行って、メッキ液循環ループを用い
    て上記基板処理カップ内にメッキ液を導入して循環させ
    るとともに電解メッキを行う第２の工程と、 上記メッキ液を不活性ガスを圧送する機構により上記液
    回収口から上記貯液タンクに回収する第３の工程と、 上記基板処理カップ内の水洗を行った後、不活性ガスを
    圧送する機構により上記液回収口から洗浄水を排出する
    第４の工程とを含むことを特徴とする電解メッキ処理方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載の電解メッキ装置に適
    した電解メッキ処理方法において、 メッキ処理時には、上記バルブを閉として、基板処理カ
    ップ１個に対応したメッキ液循環系を独立とし、 メッキ非処理時には、上記バルブを開として、上記リザ
    ーブタンクを通じて、複数のメッキ液循環系のメッキ液
    を共有するようにしたことを特徴とする電解メッキ処理
    方法。