KR20230122175A - 도금 장치 및 도금 방법 - Google Patents

Abstract

사각형의 기판에 도금하기 위한 도금 장치이며, 기판과 대향하여 배치되는 애노드와, 기판과 애노드와의 사이에서 기판측에 배치되고, 애노드로부터 기판으로의 전기장을 통과시키는 제1 중앙 개구를 갖는 중간 마스크이며, 제1 중앙 개구의 주위에 배치된 보조 애노드를 갖는 중간 마스크를 구비하고, 중간 마스크의 제1 중앙 개구는, 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고, 보조 애노드는, 복수의 보조 애노드로 분할되어 있고, 제1 중앙 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 제1 중앙 개구의 네 변을 따라서 보조 애노드가 배치되어 있는, 도금 장치가 제공된다.

Description

도금 장치 및 도금 방법 {APPARATUS FOR PLATING AND METHOD OF PLATING}

본원은, 도금 장치 및 도금 방법에 관한 것이다.

시드층이 형성된 기판에 전해 도금을 행하는 경우, 기판 중앙부와 기판 에지부에서 전류 경로의 저항값의 차(기판 중앙부와 기판 에지부 사이의 시드층의 저항값)에 기인하여 기판 중앙부의 도금막 두께가 기판 에지부보다도 작아지는 터미널 이펙트라고 불리는 현상이 알려져 있다. 이러한 터미널 이펙트를 완화하는 도금 장치로서, 일본 특허 제6427316호 명세서(특허문헌 1)에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 애노드의 근방에 보조 전극을 갖는 이온 전류 콜리메이터(애노드 마스크에 대응)를 배치하고, 기판의 시트 저항에 따라서 보조 전극을 애노드 또는 캐소드로서 기능시켜 기판 전체의 막 두께 분포를 제어함과 함께, 기판의 주위에 배치된 티프 부전극(가상 티프 캐소드)에 의해 기판 에지 부분의 막 두께 분포를 제어하도록 하고 있다.

일본 특허 제6427316호 명세서 일본 특허 공개 제2019-56164호 공보 미국 특허 출원 공개 제2017-0370017호 명세서

레지스트 개구율, 시드층의 시트 저항(이하, 시드 저항이라고도 함)(시드막 두께) 등의 기판 사양이 다른 기판을 동일한 도금조에서 도금하는 경우, 기판 사양에 따라서 터미널 이펙트의 영향이 다르므로, 마스크(중간 마스크, 애노드 마스크)의 최적의 개구 치수가 다르다. 따라서, 양호한 면 균일(도금막 두께의 면내 균일성)을 얻기 위해서는, 마스크의 개구 치수를 변경할 필요가 있지만, 기판 사양에 따라서 도금조의 각 도금 셀을 개별로 설정하면, 동시에 도금 가능한 도금 셀 수가 감소하여, 스루풋이 저하된다.

웨이퍼를 도금하는 장치에서는, 중간 마스크 및 애노드 마스크의 개구를 기계적으로 변화시키는 기계적 기구(메커니컬 기구)를 마련하는 경우가 있는데, 중간 마스크는, 기판이나 교반 패들에 가까운 위치에 배치되므로, 메커니컬 기구를 설치하는 스페이스가 한정된다. 특히, 각형 기판의 도금 장치에서는, 기판 치수가 웨이퍼에 비해 커지기 때문에, 메커니컬 기구의 탑재가 곤란하게 되어 있다. 또한, 중간 마스크는 기판과 가까운 위치에 설치하므로, 메커니컬 기구에 높은 치수 정밀도가 요구되고, 정밀한 기구가 필요해져, 기술적인 허들이 높다.

특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 티프 부전극을 기판의 주위의 도금조의 측벽에 배치하는 구성이므로, 기판을 연직으로 세워서 도금하는 도금 장치에는 채용할 수 없다. 또한, 이온 전류 콜리메이터에 마련되는 보조 전극은, 기판으로부터 먼 애노드측에 배치되므로, 기판 에지부의 도금 전류의 조정을 효과적으로 행하는 것은 곤란하다. 또한, 보조 전극이 기판으로부터 먼 애노드측에 배치되므로, 전기장의 조정을 행하기 위해 대전류를 흐르게 할 필요가 있어, 전류 밀도를 억제하기 위해 보조 전극의 면적은 일정 이상의 대면적으로 할 필요가 있다.

본 발명의 목적의 하나는, 치수 제약의 영향을 억제하면서, 기판의 사양에 따라서 도금 전류를 제어하는 구성을 마련하는 데에 있다.

일 실시 형태에 의하면, 사각형의 기판에 도금하기 위한 도금 장치이며, 상기 기판과 대향하여 배치되는 애노드와, 상기 기판과 상기 애노드와의 사이에서 상기 기판측에 배치되고, 상기 애노드로부터 상기 기판으로의 전기장을 통과시키는 제1 중앙 개구를 갖는 중간 마스크이며, 상기 제1 중앙 개구의 주위에 배치된 보조 애노드를 갖는 중간 마스크를 구비하고, 상기 중간 마스크의 상기 제1 중앙 개구는, 상기 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고, 상기 보조 애노드는, 복수의 보조 애노드로 분할되어 있고, 상기 제1 중앙 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 상기 제1 중앙 개구의 네 변을 따라서 상기 보조 애노드가 배치되어 있는, 도금 장치가 제공된다.

다른 실시 형태에 의하면, 사각형의 기판을 도금하는 방법이며, 기판과 애노드 사이에 배치되는 중간 마스크를 준비하는 것이며, 상기 중간 마스크가, 상기 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 제어하는 중앙 개구와, 해당 중앙 개구의 주위에 배치된 복수의 보조 애노드를 갖고, 상기 보조 애노드가 상기 중앙 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 상기 중앙 개구의 네 변을 따라서 배치되어 있는 것과, 상기 기판의 레지스트 개구율 및 시드 저항의 크기에 따라서, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정함과 함께, 상기 중간 마스크에 배치된 상기 보조 애노드에 공급하는 전류를 조정하는 것을 포함하는, 도금 방법이 제공된다.

도 1은 일 실시 형태에 관한 도금 장치의 전체 배치도이다.
도 2는 도금 모듈을 도시하는 개략도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 중간 마스크를 기판측으로부터 본 개략도이다.
도 4는 터미널 이펙트가 큰 경우의 애노드로부터 기판으로의 전기장을 도시하는 설명도이다.
도 5는 터미널 이펙트가 작은 경우의 애노드로부터 기판으로의 전기장을 도시하는 설명도이다.
도 6은 도금막 두께 분포의 조정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 중간 마스크를 기판측으로부터 본 개략도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 중간 마스크의 각 부의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 동일하거나 또는 유사한 요소에는 동일하거나 또는 유사한 참조 부호가 부여되고, 각 실시 형태의 설명에 있어서 동일하거나 또는 유사한 요소에 관한 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시 형태에서 나타내어지는 특징은, 서로 모순되지 않는 한 다른 실시 형태에도 적용 가능하다.

본 명세서에 있어서 「기판」에는, 반도체 기판, 유리 기판, 액정 기판, 프린트 회로 기판뿐만 아니라, 자기 기록 매체, 자기 기록 센서, 미러, 광학 소자, 미소 기계 소자, 혹은 부분적으로 제작된 집적 회로, 그 밖의 임의의 피처리 대상물을 포함한다. 기판은, 다각형, 원형을 포함하는 임의의 형상의 것을 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「전방면」, 「후방면」, 「프론트」, 「백」, 「상」, 「하」, 「좌」, 「우」 등의 표현을 사용하는데, 이들은, 설명의 사정상, 예시한 도면의 지면 상에 있어서의 위치, 방향을 나타내는 것이며, 장치 사용 시 등의 실제의 배치에서는 다른 경우가 있다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 일 실시 형태에 관한 도금 장치의 전체 배치도이다. 도금 장치(100)는, 기판 홀더(11)(도 2)에 기판을 보유 지지한 상태에서 기판에 도금 처리를 실시하는 것이다. 도금 장치(100)는 기판 홀더(11)에 기판을 로드하거나, 또는 기판 홀더(11)로부터 기판을 언로드하는 로드/언로드 스테이션(110)과, 기판을 처리하는 처리 스테이션(120)과, 세정 스테이션(50a)으로 크게 나뉜다. 처리 스테이션(120)은 기판의 전처리 및 후처리를 행하는 전처리ㆍ후처리 스테이션(120A)과, 기판에 도금 처리를 행하는 도금 스테이션(120B)을 포함한다.

로드/언로드 스테이션(110)은, 하나 또는 복수의 카세트 테이블(25)과, 기판 탈착 모듈(29)을 갖는다. 카세트 테이블(25)은 기판을 수납한 카세트(25a)를 탑재한다. 기판 탈착 모듈(29)은 기판을 기판 홀더(11)에 탈착하도록 구성된다. 또한, 기판 탈착 모듈(29)의 근방(예를 들어 하방)에는, 기판 홀더(11)를 수용하기 위한 스토커(30)가 마련된다. 세정 스테이션(50a)은 도금 처리 후의 기판을 세정하여 건조시키는 세정 모듈(50)을 갖는다. 세정 모듈(50)은, 예를 들어 스핀 린스 드라이어이다.

카세트 테이블(25), 기판 착탈 모듈(29), 및 세정 스테이션(50a)으로 둘러싸이는 위치에는, 이들 유닛 사이에서 기판을 반송하는 반송 로봇(27)이 배치되어 있다. 반송 로봇(27)은 주행 기구(28)에 의해 주행 가능하게 구성된다. 반송 로봇(27)은, 예를 들어 도금 전의 기판을 카세트(25a)로부터 취출하여 기판 착탈 모듈(29)로 반송하고, 도금 후의 기판을 기판 착탈 모듈(29)로부터 수취하고, 도금 후의 기판을 세정 모듈(50)로 반송하고, 세정 및 건조된 기판을 세정 모듈(50)로부터 취출하여 카세트(25a)에 수납하도록 구성된다.

전처리ㆍ후처리 스테이션(120A)에는, 프리웨트 모듈(32)과, 프리소크 모듈(33)과, 제1 린스 모듈(34)과, 블로우 모듈(35)과, 제2 린스 모듈(36)을 갖는다. 프리웨트 모듈(32)은, 도금 처리 전의 기판의 피도금면을 순수 또는 탈기수 등의 처리액으로 적심으로써, 기판 표면에 형성된 패턴 내부의 공기를 처리액으로 치환한다. 프리웨트 모듈(32)은, 도금 시에 패턴 내부의 처리액을 도금액으로 치환함으로써 패턴 내부에 도금액을 공급하기 쉽게 하는 프리웨트 처리를 실시하도록 구성된다. 프리소크 모듈(33)은, 예를 들어 도금 처리 전의 기판의 피도금면에 형성한 시드층 표면 등에 존재하는 전기 저항이 큰 산화막을 황산이나 염산 등의 처리액으로 에칭 제거하여 도금 하지 표면을 세정 또는 활성화하는 프리소크 처리를 실시하도록 구성된다. 제1 린스 모듈(34)에서는, 프리소크 후의 기판이 기판 홀더(11)와 함께 세정액(순수 등)으로 세정된다. 블로우 모듈(35)에서는, 세정 후의 기판의 액절이 행해진다. 제2 린스 모듈(36)에서는, 도금 후의 기판이 기판 홀더(11)와 함께 세정액으로 세정된다. 프리웨트 모듈(32), 프리소크 모듈(33), 제1 린스 모듈(34), 블로우 모듈(35), 제2 린스 모듈(36)은, 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 이 구성은 일례이며, 상술한 구성에 한정되지 않고, 전처리ㆍ후처리 스테이션(120A)은, 다른 구성을 채용하는 것이 가능하다.

도금 스테이션(120B)은 도금조(39)와, 오버플로우조(38)를 갖는 도금 모듈(40)을 갖는다. 도금조(39)는 복수의 도금 셀로 분할되어 있다. 각 도금 셀은, 내부에 하나의 기판을 수납하고, 내부에 보유한 도금액 중에 기판을 침지시켜 기판 표면에 구리 도금 등의 도금을 행한다. 여기서, 도금액의 종류는, 특별히 한정되는 일 없이, 용도에 따라서 다양한 도금액이 사용된다. 이 도금 스테이션(120B)의 구성은 일례이며, 도금 스테이션(120B)은 다른 구성을 채용하는 것이 가능하다.

도금 장치(100)는, 이들 각 기기의 측방에 위치하여, 이들 각 기기의 사이에서 기판 홀더(11)를 기판과 함께 반송하는, 예를 들어 리니어 모터 방식을 채용한 반송 장치(37)를 갖는다. 이 반송 장치(37)는 하나 또는 복수의 트랜스포터를 갖고, 하나 또는 복수의 트랜스포터에 의해, 기판 탈착 모듈(29), 스토커(30), 프리웨트 모듈(32), 프리소크 모듈(33), 제1 린스 모듈(34), 블로우 모듈(35), 제2 린스 모듈(36), 및 도금 모듈(40)과의 사이에서 기판 홀더(11)를 반송하도록 구성된다.

이상과 같이 구성되는 도금 장치(100)는, 상술한 각 부를 제어하도록 구성된 제어부로서의 제어 모듈(컨트롤러)(175)을 갖는다. 컨트롤러(175)는 소정의 프로그램을 저장한 메모리(175B)와, 메모리(175B)의 프로그램을 실행하는 CPU(175A)를 갖는다. 메모리(175B)를 구성하는 기억 매체는, 각종 설정 데이터, 도금 장치(100)를 제어하는 프로그램을 포함하는 각종 프로그램 등을 저장하고 있다. 프로그램은, 예를 들어 반송 로봇(27)의 반송 제어, 기판 탈착 모듈(29)에 있어서의 기판의 기판 홀더(11)로의 착탈 제어, 반송 장치(37)의 반송 제어, 각 처리 모듈에 있어서의 처리의 제어, 도금 모듈에 있어서의 도금 처리의 제어, 세정 스테이션(50a)의 제어를 실행하는 프로그램을 포함한다. 기억 매체는, 불휘발성 및／또는 휘발성의 기억 매체를 포함하는 것이 가능하다. 기억 매체로서는, 예를 들어 컴퓨터로 판독 가능한 ROM, RAM, 플래시 메모리 등의 메모리나, 하드 디스크, CD-ROM, DVD-ROM이나 플렉시블 디스크 등의 디스크상 기억 매체 등의 공지된 것이 사용될 수 있다.

컨트롤러(175)는, 도금 장치(100) 및 그 밖의 관련 장치를 통괄 제어하는 도시하지 않은 상위 컨트롤러와 통신 가능하게 구성되고, 상위 컨트롤러가 갖는 데이터베이스와의 사이에서 데이터의 교환을 할 수 있다. 컨트롤러(175)의 일부 또는 전부의 기능은, ASIC 등의 하드웨어로 구성할 수 있다. 컨트롤러(175)의 일부 또는 전부의 기능은, 시퀀서로 구성해도 된다. 컨트롤러(175)의 일부 또는 전부는, 도금 장치(100)의 하우징의 내부 및／또는 외부에 배치할 수 있다. 컨트롤러(175)의 일부 또는 전부는, 유선 및／또는 무선에 의해 도금 장치(100)의 각 부와 통신 가능하게 접속된다.

(도금 모듈)

도 2는, 도금 모듈(40)을 도시하는 개략도이다. 동 도면에서는, 도금조(39)의 하나의 도금 셀을 나타내고, 오버플로우조(38)를 생략하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 도금조(39)의 하나의 도금 셀을 도금 셀(39)로서 참조하는 경우가 있다. 본 실시 형태에 관한 도금 장치(100)는, 도금액(Q)에 전류를 흐르게 함으로써 기판(W)의 표면을 금속으로 도금하는 전해 도금 장치이다. 도금 모듈(40)은 내부에 도금액을 보유하는 도금조(39)와, 도금조(39) 내에서 기판 홀더(11)에 보유 지지된 기판(W)에 대향하여 배치된 애노드(메인 애노드)(60)와, 애노드(60)로부터 기판(W)을 향하는 전기장을 조정하여 기판(W) 상의 전위 분포를 조정하는 중간 마스크(70)를 구비하고 있다. 기판 홀더(11)는 다각형(예를 들어, 사각형)의 기판(W)을 착탈 가능하게 보유 지지하고, 또한 기판(W)을 도금조(39) 내의 도금액(Q)에 침지시키도록 구성되어 있다. 단, 다른 실시 형태에서는, 원형의 기판(웨이퍼)을 사용하는 것도 가능하다. 애노드(60) 및 기판(W)은 연직 방향으로 연장되도록 배치되고, 또한 도금액 중에서 서로 대향하도록 배치된다. 애노드(60)는 애노드(60)를 보유 지지하는 애노드 홀더(61)를 통해 전원(도시 생략)의 정극에 접속되고, 기판(W)은 기판 홀더(11)를 통해 전원의 부극에 접속된다. 애노드(60)와 기판(W) 사이에 전압을 인가하면, 전류는 기판(W)에 흘러, 도금액의 존재 하에서 기판(W)의 표면에 금속막이 형성된다.

애노드(60)로서는, 도금액에 용해되지 않는 예를 들어 산화이리듐 또는 백금을 피복한 티타늄으로 이루어지는 불용성 애노드가 사용된다. 단, 애노드(60)로서, 용해성 애노드를 사용해도 된다. 용해성 애노드로서, 예를 들어 구리를 도금하는 경우는 인 함유 구리로 이루어지는 용해성 애노드를 사용할 수 있다. 기판(W)은, 예를 들어 반도체 기판, 유리 기판, 수지 기판, 또는 그 밖의 임의의 피처리 대상물이다. 기판(W)의 표면에 도금되는 금속은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), Sn-Ag 합금, 또는 코발트(Co)이다. 도금액(Q)은, 도금하는 금속을 포함하는 산성 용액이며, 예를 들어 구리를 도금하는 경우는 황산구리 용액이다.

애노드 홀더(61)에는, 개구(62A)의 치수를 변경 가능한 애노드 마스크(62)가 마련되어 있고, 애노드 마스크(62)에 의해 애노드(60)의 노출 면적(애노드로부터 기판을 향하는 전기장(전류)을 제공하는 유효 면적)이 조정된다. 이하의 설명에서는, 애노드 마스크(62)는 가변 애노드 마스크(VAM)(62) 또는 VAM(62)이라고 칭하는 경우가 있다. 애노드 마스크(62)는, 예를 들어 상하 좌우에 배치된 각 마스크편을 상하 또는 좌우로 이동시킴으로써 개구 치수를 변경하는 것이어도 되고, 개구를 갖는 복수의 프레임체를 경사 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써 복수의 프레임체의 겹침에 의해 정의되는 개구의 치수를 변경하는 것이어도 된다. 이러한 가변의 애노드 마스크는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2019-56164호 공보(특허문헌 2)에 기재되어 있다. 또한, 가변 애노드 마스크(62)를 사용하는 대신에, 애노드가 복수의 애노드편으로 분할된 분할 애노드(멀티존 애노드)를 사용하여, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 애노드의 유효 면적을 조정 또는 애노드로부터 기판을 향하는 전기장(전류)을 조정하도록 해도 된다. 이러한 가변의 애노드 마스크는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2017-0370017호 명세서(특허문헌 3)에 기재되어 있다.

애노드 홀더(61)는 애노드 박스(63)에 수용되어 있다. 애노드 박스(62)에는, 애노드(60)에 대향하는 위치에 개구가 마련되고, 개구는 격막(64)으로 덮여 있다. 격막(64)은, 불용성의 애노드 표면에서의 전기 화학 반응에 의해 도금액에 포함되는 첨가제 성분이 산화되어, 도금 성능에 유해한 분해 생성물이 발생한 경우에, 유해한 분해 생성물이 기판 표면에 도달하는 것을 억제하는 것이다. 또한, 격막(64)에 의해, 애노드(60)로부터 기판(W)으로의 전기장(전류)은 방해되지 않는다.

도금 모듈(40)은, 도금액을 교반하는 패들(90)을 더 구비하고 있다. 패들(90)은 도금조(39) 내의 기판 홀더(11)에 보유 지지된 기판(W)의 표면 근방에 배치되어 있다. 패들(90)은, 예를 들어 티타늄(Ti) 또는 수지로 구성되어 있다. 패들(90)은 기판(W)의 표면과 평행하게 왕복 운동함으로써, 도금 중에 충분한 금속 이온이 기판(W)의 표면에 균일하게 공급되도록 도금액(Q)을 교반한다. 중간 마스크(70)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(W)과 애노드(60) 사이에 있어서 기판(W)의 근방에 배치되어 있고, 도금액 중의 전기장을 제한하기 위한 중앙 개구(76)를 갖고 있다.

도 3은, 제1 실시 형태에 관한 중간 마스크를 기판측으로부터 본 개략도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 중간 마스크(70)는 마스크 본체(71)와, 마스크 본체(71)의 내부 공간(72)에 배치된 보조 애노드(80)와, 마스크 본체(71)의 전방면에 설치된 차폐판(75)을 구비하고 있다. 마스크 본체(71) 및 차폐판(75)은 도금액에 대하여 내성을 갖고, 전기장(전류)을 차폐하는 재료로 구성된다. 마스크 본체(71)는 중앙 개구(76)에 대응하는 개구를 갖는 정면에서 보아 대략 사각 형상이며, 보조 애노드(80)가 배치되는 내부 공간(72)을 갖는다. 마스크 본체(71)는 기판(W)측에 있어서 보조 애노드(80)를 노출시키는 개구가 마련되어 있고, 이 개구에, 차폐판(75)의 개구(77)가 겹치도록 차폐판(75)이 마스크 본체(71)에 설치되어 있다. 차폐판(75)의 개구(77)에는 격막(78)이 설치되어 있고, 보조 애노드(80)가 격막(78)을 통해 노출되도록 되어 있다. 또한, 마스크 본체(71)는 내부 공간(72)에 연락되는 배기 통로(73)가 마련되어 있고, 배기 통로(73)의 상단이 도금액면(91)의 상방으로 개구되는 배기구(74)로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 배기 통로(73) 및 배기구(74)가 공기 배출 구멍을 구성한다.

보조 애노드(80)는 버스 바(81)에 전기적으로 접속되어 있고, 버스 바(81)를 통해 전원(도시 생략)의 정극에 접속된다. 보조 애노드(80)는 전원으로부터 플러스의 바이어스가 인가됨으로써, 기판(W)에 전기장(전류)을 공급하는 보조 애노드로서 기능하도록 구성되어 있다. 보조 애노드(80)는 불용성 애노드의 재료로 형성된다. 배기 통로(73)는 보조 애노드(80)에 있어서 전극 반응에 의해 생성된 산소를 조 외부로 배출한다. 이에 의해, 보조 애노드(80)의 주위에 산소에 의한 기포가 저류되어 보조 애노드(80)로부터 기판(W)으로의 전기장(전류)이 저해되는 것을 억제한다. 또한, 보조 애노드(80)가 용해성 애노드의 재료로 형성되는 경우에는, 배기 통로(73)를 생략할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 중앙 개구(76)의 각 변을 따라서 보조 애노드(80)가 마련되고, 중앙 개구(76)의 모퉁이부에 대응하는 위치에는 보조 애노드가 마련되지 않는다. 이에 의해, 기판(W)의 모퉁이부에 전기장(전류)이 집중되어 그 부분에서 막 두께가 불균일해지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기판 사양에 따라서는, 중앙 개구(76)의 모퉁이부에도 보조 애노드를 마련할 수 있고, 그 경우에, 보조 애노드를 일체의 환상 부재로 해도 된다.

보조 애노드(80)는, 기판 에지 근방의 도금막 두께 분포의 균일화를 목적으로 하고 있고, 기판(W)의 근방에 배치되는 중간 마스크(70)에 배치되므로, 보조 애노드를 애노드(60)측에 배치하는 경우와 비교하여 소면적으로 할 수 있다. 일례에서는, 보조 애노드(80)의 총 면적은, 애노드의 면적의 1/5 이하이다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 중간 마스크(70)와 기판(W) 사이의 거리를 D1로 하고, 애노드(60)와 기판(W) 사이의 거리를 D2로 한 경우, 일례에서는, 중간 마스크(70)와 기판(W) 사이의 거리 D1은, 애노드(60)와 기판(W) 사이의 거리 D2의 1/4 이상 또한 1/3 이하이다. 중간 마스크(70)와 기판(W) 사이의 거리 D1은, 중간 마스크(70)의 애노드측의 면과 기판(W)의 도금면 사이의 거리로 한다. 또한, 애노드(60)와 기판(W) 사이의 거리 D2는, 애노드(60)의 기판측의 면과, 기판(W)의 도금면 사이의 거리로 한다. 또한, 도 2는, 구성의 설명을 위한 개략도이며, 실제의 치수와 반드시 일치하고 있는 것은 아님에 유의해야 한다.

차폐판(75)은 마스크 본체(71)의 전방면에 설치되어 있다. 차폐판(75)은 마스크 본체(71)의 중앙 개구보다 작은 중앙 개구(76)를 갖고, 차폐판(75)의 중앙 개구(76)가, 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)를 정의하도록 구성되어 있다. 차폐판(75)의 중앙 개구(76)의 치수를 조정함으로써, 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)의 치수를 조정할 수 있어, 애노드(60)로부터 기판(W)으로의 전기장(전류)을 조정할 수 있다. 차폐판(75)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 각 변의 보조 애노드(80)를 노출시키는 개구(77)를 갖고, 개구(77)는 격막(78)에 의해 덮여 있다. 격막(78)은 불용성의 애노드 표면에서의 전기 화학 반응에 의해, 도금액에 포함되는 첨가제 성분이 산화되어, 도금 성능에 유해한 분해 생성물이 발생한 경우에, 유해한 분해 생성물이 기판 표면에 도달하는 것을 억제하는 것이다. 또한, 격막(78)에 의해, 보조 애노드(80)로부터 기판(W)으로의 전기장(전류)은 방해되지 않는다. 차폐판(75)의 개구(77)의 크기를 조정함으로써, 보조 애노드(80)로부터 기판(W)으로의 전기장(전류)을 조정할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 터미널 이펙트가 큰 경우(레지스트 개구율 소, 시드 저항 대/시드막 두께 소)에 맞춰서, 중간 마스크(70)(차폐판(75))의 중앙 개구(76)의 치수가 선택되어 있다. 즉, 터미널 이펙트가 커 기판 에지부에 흐르는 전류가 기판 중앙부보다도 커지는 정도가 높은 경우에 맞춰서, 기판 에지부에 흐르는 전류를 작게 하여 도금막 두께가 균일해지도록, 차폐판(75)의 중앙 개구(76)의 치수가 좁혀져 있다. 그리고, 기판(W)의 터미널 이펙트의 크기(레지스트 개구율, 시드 저항)에 따라서, 보조 애노드(80)로부터 기판(W)(주로 기판 에지부)에 공급하는 도금 전류를 조정함으로써, 중간 마스크(70)의 개구 치수를 변경하는(크게 하는) 것과 마찬가지의 효과를 불러와, 기판의 도금막 두께 분포를 균일화한다. 보조 애노드(80)는 기판 에지부의 근방에 배치되므로, 특히 기판 에지부에 대한 도금 전류의 조정을 효과적으로 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 도금 대상이 되는 기판(W)의 사양 범위(레지스트 개구율, 시드막 두께)에 따라서, 차폐판(75)의 보조 애노드(80)의 개구(77)의 치수를 조정하는 것, 및／또는 차폐판(75)의 중앙 개구(76)의 치수를 조정하는 것에 의해, 대응 가능한 터미널 이펙트의 범위를 미세 조정할 수 있다.

또한, 차폐판(75)을 마련하지 않고, 마스크 본체(71)의 보조 애노드(80)를 노출시키는 개구에 격막을 마련해도 된다. 이 경우, 마스크 본체(71)의 중앙 개구가 중간 마스크(70)의 중앙 개구가 된다. 마스크 본체(71)의 보조 애노드(80)를 노출시키는 개구의 치수를 조정하는 것, 및／또는 마스크 본체(71)의 중앙 개구의 치수를 조정하는 것에 의해, 대응 가능한 터미널 이펙트의 범위를 미세 조정할 수 있다.

도 4는, 터미널 이펙트가 큰 경우(레지스트 개구율 소, 시드 저항 대/시드막 두께 소)의 애노드(60)로부터 기판(W)으로의 전기장을 도시하는 설명도이다. 도 5는, 터미널 이펙트가 작은 경우(레지스트 개구율 대, 시드 저항 소/시드막 두께 대)의 애노드(60)로부터 기판(W)으로의 전기장을 도시하는 설명도이다. 도 6은, 도금막 두께 분포의 조정 방법을 설명하는 설명도이다. 또한, 도 4, 도 5에서는, 차폐판(75)의 일부가 생략되어 도시되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가변 애노드 마스크(VAM)(62)의 개구 치수, 및 보조 애노드(80)에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 도금막 두께 분포를 조정한다. 조정 전에 있어서, 가변 애노드 마스크(62)의 개구 치수는 중간 치수(제1 치수)이며, 보조 애노드(80)의 전류는 제로인 것으로 한다. 도 6 중의 각 란의 그래프는, 기판의 도금막 두께 분포를 나타내고 있고, 횡축이 기판 상의 위치(기판의 중심을 통과하는 직선상의 위치)를 나타내고, 횡축 원점은 기판의 중심이며, 원점으로부터 멀어질수록 기판 에지부에 근접하는 것으로 한다. 각 란의 그래프의 종축은, 기판 상의 도금막 두께를 나타낸다. 또한, 가변 애노드 마스크(62) 대신에, 분할 애노드를 채용하는 경우에는, 가변 애노드 마스크(62)의 개구 치수의 크기에 따른 전기장에 대응하도록, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류가 조정되도록 제어된다.

도 6의 표의 제1 단에 나타낸 바와 같이, 터미널 이펙트가 큰 경우, 가변 애노드 마스크 및 보조 애노드의 조정 전에서는, 터미널 이펙트의 영향이 도금막 두께 분포로 나타나며, 기판 중앙부의 도금막 두께가 작고, 기판 에지부의 도금막 두께가 커진다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 터미널 이펙트의 크기에 따라서 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)의 치수를 중간 치수보다도 작은 제2 치수가 되도록 조정하면, 도 6의 표의 제1 단의 「VAM 개구 최적화」의 란의 그래프에 실선으로 나타내는 바와 같이 도금막 두께 분포가 균일화된다. 또한, 보조 애노드(80)의 전류는 제로인 채로 유지한다. 이것은, 본 실시 형태의 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)의 치수가, 터미널 이펙트가 큰 경우에 맞춰서 최적화되어 있기 때문이다. 또한, 가변 애노드 마스크(62) 대신에, 분할 애노드를 채용하는 경우에는, 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)가 제2 치수(<제1 치수)인 경우의 전기장에 대응하도록, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 애노드의 유효 면적을 감소하거나 또는 애노드로부터 기판을 향하는 전기장(전류)의 확장을 작게 하도록 제어한다.

도 6의 표의 제2 단에 나타낸 바와 같이, 터미널 이펙트가 중간 정도인 경우, 가변 애노드 마스크 및 보조 애노드의 조정 전에서는, 기판 에지부의 도금막 두께가 기판 중앙부의 도금막 두께보다도 작아진다. 이것은, 본 실시 형태의 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)의 치수가, 터미널 이펙트가 큰 경우에 맞춰서 최적화되어 있기 때문이다. 즉, 터미널 이펙트가 중간 정도인 경우, 조정 전의 구성에서는, 기판 중앙부에 흐르는 전류가, 터미널 이펙트가 큰 경우보다도 크고, 기판 에지부에 흐르는 도금 전류를 상회하기 때문이다. 이때, 터미널 이펙트의 크기에 따라서 보조 애노드(80)에 중간 정도의 전류(제1 전류)를 흐르게 하면, 보조 애노드(80)로부터 기판 에지부에 전기장(전류)이 공급되어 기판 에지부의 도금막 두께가 증가하고, 도 6의 표의 제2 단의 「보조 애노드 전류 최적화」의 란의 실선으로 나타내는 바와 같이, 도금막 두께가 균일화된다. 이때, 가변 애노드 마스크(62)의 개구 치수는 중간 치수인 채로 유지할 수 있다. 또한, 가변 애노드 마스크(62) 대신에, 분할 애노드를 채용하는 경우에는, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정 전과 동일하게 할 수 있다.

도 6의 표의 제3 단에 나타낸 바와 같이, 터미널 이펙트가 작은 경우, 가변 애노드 마스크 및 보조 애노드의 조정 전에서는, 기판 에지부의 도금막 두께가 기판 중앙부의 도금막 두께보다도 작아지는 정도가 더 강해진다. 이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 터미널 이펙트의 크기에 따라서 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)의 치수를 중간 치수(제1 치수)보다도 큰 치수(제3 치수)로 조정하면, 도 6의 표의 제3 단의 「VAM 개구 최적화」의 란에 실선으로 나타내는 바와 같이, 기판 중앙부와 에지부에 도달하는 전기장(전류)의 차가 저감되고, 기판 중앙부와 에지부의 도금막 두께의 차가 저감된다. 또한, 터미널 이펙트의 크기에 따라서 보조 애노드(80)에 제1 전류보다도 큰 제2 전류를 흐르게 하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 보조 애노드(80)로부터 기판 에지부에 공급되는 전기장(전류)이 증대되고, 도 6의 표의 제3 단의 「보조 애노드 전류 최적화」의 란에 실선으로 나타내는 바와 같이, 도금막 두께가 균일화된다. 또한, 가변 애노드 마스크(62) 대신에, 분할 애노드를 채용하는 경우에는, 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)가 제3 치수(>제1 치수)의 경우의 전기장에 대응하도록, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 애노드의 유효 면적을 증대시키거나 또는 애노드로부터 기판을 향하는 전기장(전류)의 확장을 크게 하도록 제어한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)의 치수 및 보조 애노드(80)의 전류의 크기를 조정함으로써, 도금막 두께 분포를 균일화할 수 있다. 보다 상세하게는, 터미널 이펙트가 커질수록, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)의 치수를 작게 또한 보조 애노드(80)의 전류를 작게 조정하고, 터미널 이펙트가 작아질수록, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 가변 애노드 마스크(62)의 개구(62A)의 치수를 크게 또한 보조 애노드(80)의 전류를 크게 조정함으로써, 도금막 두께 분포를 균일화할 수 있다.

상술한 VAM 개구의 조정 및 보조 애노드 전류의 조정은, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 기판의 도금 전에 실시할 수 있다. 또한, 기판의 도금 중에, 도금막 두께의 성장에 따라서 터미널 이펙트의 크기가 변화됨에 따라서, 가변 애노드 마스크 개구의 조정 및 보조 애노드 전류의 조정을 실시하도록 해도 된다.

상기 실시 형태에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 보조 애노드(80)에 공급하는 전류를 조정하여 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)의 개구 치수의 조정과 마찬가지의 효과를 불러올 수 있다(중간 마스크의 실질적인 개구 치수(유효 개구 면적)를 조정할 수 있다). 이 때문에, 중간 마스크의 개구 치수를 조정하기 위한 메커니컬 기구를 필요로 하지 않고, 기판 사양(레지스트 개구율, 시드막 두께)에 따라서, 도금막 두께 분포가 균일해지도록 조정할 수 있다. 중간 마스크(70)는 기판(W) 및 패들(90)에 가까운 위치에 배치되므로, 개구 치수를 조정하는 메커니컬 기구를 설치하는 스페이스가 한정되어 있지만, 본 실시 형태에 따르면, 중간 마스크(70)의 실질적인 개구 치수를 전기적으로 조정하는 보조 애노드(80)를 사용함으로써 전기장 조정 장치를 좁은 스페이스에 배치할 수 있다. 특히, 각형 기판의 도금 장치에서는, 기판 치수가 커지므로, 메커니컬 기구에 높은 치수 정밀도, 정밀한 기구가 요구되고, 기술적 허들이 높지만, 본 실시 형태에 따르면, 메커니컬 기구를 필요로 하지 않으므로, 전기장 조정 장치를 좁은 스페이스에 배치할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 따르면, 중간 마스크(70)의 메인터넌스가 용이하고, 중간 마스크(70) 내의 액의 관리도 용이하다. 보조 캐소드를 사용하는 경우, 보조 캐소드에의 석출을 방지하기 위해, 보조 캐소드를 이온 교환막으로 격리하고, 도금액과 다른, 도금 금속을 포함하지 않는 전해액으로 채울 필요가 있어, 액 관리ㆍ구조가 복잡해진다. 한편, 본 실시 형태에서는, 보조 애노드를 사용하기 때문에, 보조 애노드에의 도금 석출이 없어, 액 관리가 용이하다. 또한, 보조 애노드로서 불용해성 애노드를 사용하는 경우에는, 보조 애노드의 소모가 없고, 메인터넌스가 용이하다.

또한, 상기 실시 형태에 따르면, 중간 마스크에 보조 애노드를 마련하기 때문에, 기판과 패들 사이에 전극을 배치하는 경우와 비교하면, 치수 제약을 받기 어렵다. 또한, 보조 애노드를 중간 마스크의 내부에 배치하기 때문에, 보조 애노드를 지지하는 구조를 별도로 마련할 필요가 없어, 구성의 복잡화를 억제할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 7은, 제2 실시 형태에 관한 중간 마스크를 기판측으로부터 본 개략도이다. 도 8은, 제2 실시 형태에 관한 중간 마스크의 각 부의 단면도이다. 도 8의 각 단면도는, 각각, 도 7 중의 A-A'선, B-B'선, C-C'선을 따른 단면도이다. 이하의 설명에서는, 상기 실시 형태와 마찬가지의 부재에는, 동일한 부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략하고, 상기 실시 형태와 상이한 점을 주로 설명한다.

본 실시 형태의 중간 마스크(70)에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 정면에서 보아, 보조 애노드(80)로부터의 전기장(전류)의 도출구(71H)가, 보조 애노드(80)에 겹치는 위치에는 마련되어 있지 않고, 보조 애노드(80)와 다른 위치(중간 마스크의 보다 내측)에 마련되어 있다. 중간 마스크(70)는 마스크 본체를 구성하는 베이스 패널(71A) 및 백 커버(71B)와, 프론트 커버(71C)와, 중앙 블록(71E)과, 코너 블록(71D)을 구비하고 있다. 코너 블록(71D)은 마스크 중앙 개구(76)의 코너부의 개구 사이즈나 개구 형상을 조정하기 위해 마련되지만, 생략하는 것도 가능하다. 베이스 패널(71A), 백 커버(71B), 프론트 커버(71C), 중앙 블록(71E) 및 코너 블록(71D)의 전부 또는 일부를 일체로 형성해도 된다. 베이스 패널(71A), 프론트 커버(71C), 및 중앙 블록(71E)의 전부 또는 일부를 일체로 형성해도 된다. 예를 들어, 베이스 패널(71A) 및 프론트 커버(71C)를 일체로 형성해도 되고, 프론트 커버(71C) 및 중앙 블록(71E)을 일체로 형성해도 되고, 베이스 패널(71A), 프론트 커버(71C), 및 중앙 블록(71E)을 일체로 형성해도 된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 베이스 패널(71A)과 백 커버(71B) 사이에 내부 공간(72)이 마련되어 있고, 내부 공간(72)에 보조 애노드(80)가 배치되어 있다. 보조 애노드(80)는 내부 공간(72) 내에서 버스 바(81)에 전기적으로 접속되고, 전원(도시 생략)으로부터 버스 바(81)를 통해 보조 애노드(80)에 전류가 공급된다. 또한, 베이스 패널(71A)과 백 커버(71B) 사이에는, 내부 공간(72)에 연락되는 배기 통로(73)가 마련되어 있고, 배기 통로(73)의 상단은, 도금액의 액면(91)의 상방으로 개구되는 배기구(74)로 되어 있다. 베이스 패널(71A)의 전방면에는, 보조 애노드(80)를 노출시키는 개구가 마련되어 있고, 이 개구는 격막(78)으로 덮여 있다.

프론트 커버(71C)는 베이스 패널(71A)의 전방면에 설치되어 있다. 도 8의 B-B' 단면도에 도시한 바와 같이, 프론트 커버(71C)에는, 보조 애노드(80)를 노출시키는 베이스 패널(71A)의 개구에 연락되는 통로(71F)가 마련되어 있다. 베이스 패널(71A) 및 프론트 커버(71C)는 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)(도 7)에 대응하는 중앙 개구를 갖는다. 이 중앙 개구에 있어서, 베이스 패널(71A) 및 프론트 커버(71C)에 대하여 코너 블록(71D) 및 중앙 블록(71E)이 설치되어 있다. 코너 블록(71D) 및 중앙 블록(71E)은 서로 고정되어도 된다. 중간 마스크(70)의 중앙 개구(76)는 코너 블록(71D) 및 중앙 블록(71E)의 내측에 정의된다. 중앙 블록(71E)에는, 프론트 커버(71C)의 통로(71F)에 연락되는 통로(71G)가 마련되어 있고, 통로(71G)의 단부가 도출구(71H)로 되어 있다. 따라서, 보조 애노드(80)로부터의 전기장(전류)은 프론트 커버(71C)의 통로(71F), 그리고 중앙 블록(71E)의 통로(71G) 및 도출구(71H)를 통하여 기판(W)에 공급된다.

본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘함과 함께, 이하의 작용 효과를 발휘한다. 본 실시 형태에 따르면, 중앙 블록(71)의 도출구(71H)의 개구 위치 및／또는 개구 치수를 조정함으로써, 보조 애노드(80)에 의한 제어 가능 범위를 조정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 터미널 이펙트가 작은 기판에 도금할 때, 막 두께가 특히 저하되는 특정 영역(기판의 사양이나 급전 방법에 따라 변화됨)에 맞춰서 전기장(전류)의 인출 위치(도출구(71H))를 설정함으로써, 그 영역을 보조 애노드로부터의 전류에 의해 효과적으로 후막화할 수 있어, 기판 전체의 도금막 두께 분포를 보다 균일화할 수 있다.

(다른 실시 형태)

(1) 상기 실시 형태에서는, 각형의 기판에 도금하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 원형의 기판(웨이퍼 등)에 도금하는 경우에도 상기 실시 형태를 적용할 수 있다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 보조 애노드로서 불용해성 애노드를 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 용해성 애노드를 사용해도 된다. 이 경우, 보조 애노드를 격리하는 격막, 보조 애노드에서 발생하는 산소를 배출하는 배기 통로를 생략할 수 있다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 기판을 연직 방향으로 도금액에 침지시키는, 소위 딥식의 도금 장치에 대하여 설명했지만, 애노드 및 기판이 수평 방향으로 연장되도록 배치되는 소위 페이스 다운식(컵식)의 도금 모듈에 상기 실시 형태를 적용해도 된다.

본 발명은 이하의 형태로서도 기재할 수 있다.

형태 1에 의하면, 기판에 도금하기 위한 도금 장치이며, 상기 기판과 대향하여 배치되는 애노드와, 상기 기판과 상기 애노드 사이에서 상기 기판측에 배치되고, 상기 애노드로부터 상기 기판으로의 전기장을 통과시키는 제1 중앙 개구를 갖는 중간 마스크이며, 중간 마스크의 내부 공간에 있어서 상기 제1 중앙 개구의 주위에 배치된 보조 애노드를 갖는 중간 마스크를 구비하고, 상기 보조 애노드의 면적은, 상기 애노드의 면적의 1/5 이하인, 도금 장치가 제공된다. 중간 마스크는, 터널 레귤레이션 플레이트(TRP)라고도 칭해지고, 기판의 근방에 있어서 애노드로부터 기판으로의 전기장(전류)의 통과를 조정하는 마스크이다. 중간 마스크는, 애노드측에 배치되는 이온 전류 콜리메이터와는 달리, 기판과 애노드 사이에 있어서 기판측에, 바꿔 말하면, 기판의 근방에 배치되는 것이다.

이 형태에 의하면, 중간 마스크에 배치된 보조 애노드에 공급하는 전류를 조정하여, 중간 마스크의 개구 치수의 변경과 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있으므로, 중간 마스크의 개구 치수를 조정하기 위한 메커니컬 기구를 필요로 하지 않고, 기판 사양(레지스트 개구율, 시드막 두께)에 기인하는 터미널 이펙트의 영향을 억제하여, 도금막 두께 분포가 균일해지도록 조정할 수 있다. 중간 마스크는, 기판(및 패들)에 가까운 위치에 배치되므로, 개구 치수를 조정하는 메커니컬 기구를 설치하는 스페이스가 한정되어 있지만, 본 실시 형태에 따르면, 중간 마스크의 실질적인 개구 치수를 전기적으로 조정하는 보조 애노드를 사용함으로써 전기장 조정 장치를 좁은 스페이스에 배치할 수 있다. 또한, 보조 애노드로부터 기판에 공급하는 전기장(전류)의 효과를 고려한 중간 마스크의 개구 치수를 실질적인 개구 치수(유효 개구 치수)라고 칭한다. 일례에서는, 중간 마스크의 제1 중앙 개구의 치수는, 터미널 이펙트가 큰 경우에 맞춰서 좁혀져(작은 치수로) 형성된다. 그리고, 기판의 터미널 이펙트 크기(레지스트 개구율, 시드막 두께)에 따라서, 보조 애노드에 공급하는 전류를 조정함으로써, 중간 마스크의 개구 치수의 변경과 마찬가지의 효과를 불러와, 기판 에지부의 막 두께를 균일화할 수 있다.

또한, 기판의 근방에 배치되는 중간 마스크에 보조 애노드를 배치하기 때문에, 소면적(애노드의 면적의 1/5 이하)의 보조 애노드에 의해 기판 에지부로의 전기장을 효과적으로 제어하여, 터미널 이펙트에 의한 영향을 억제할 수 있다. 또한, 전기장의 제어가 필요한 기판 에지부의 근방에 보조 애노드를 배치하기 때문에, 보조 애노드를 기판 에지부로부터 먼 위치에 배치하는 경우와 비교하여, 보다 소면적의 보조 애노드에 의해 소전류를 흐르게 함으로써 기판 에지부로의 전기장을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 소면적의 보조 애노드에 대전류를 흐르게 하는 경우에는, 이하와 같은 불이익이 있다. 용해성 보조 애노드(인 함유 구리)를 사용하는 경우, 보조 애노드 표면의 블랙 필름 형성이 불안정해짐으로써, 보조 애노드로부터의 슬러지나 애노드 슬라임의 발생이 많아져, 도금막질에 영향을 미칠 우려가 있다. 불용해성 애노드의 경우, 도금 시의 전극의 전위가 너무 높아져, 도금액 중의 Cl^- 이온의 산화 등의 부반응을 일으킬 우려가 있다.

형태 2에 의하면, 기판에 도금하기 위한 도금 장치이며, 상기 기판과 대향하여 배치되는 애노드와, 상기 기판과 상기 애노드 사이에 배치되고, 상기 애노드로부터 상기 기판으로의 전기장을 통과시키는 제1 중앙 개구를 갖는 중간 마스크이며, 중간 마스크의 내부 공간에 있어서 상기 제1 중앙 개구의 주위에 배치된 보조 애노드를 갖는 중간 마스크를 구비하고, 상기 중간 마스크는, 상기 내부 공간에 연통되어 도금액의 액면의 상방으로 개구되는 공기 배출 구멍을 갖는 도금 장치가 제공된다.

이 형태에 의하면, 중간 마스크의 내부 공간에서 발생한 가스를 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어, 보조 애노드가 불용해성인 경우, 보조 애노드에 있어서 전극 반응에 의해 생성된 산소를 중간 마스크의 내부 공간으로부터 중간 마스크의 외부로 배출할 수 있다. 이에 의해, 보조 애노드의 주위에 기포가 축적되어 보조 애노드로부터 기판으로의 전기장(전류)이 저해되는 것을 방지 내지 억제할 수 있다.

형태 3에 의하면, 형태 1 또는 2의 도금 장치에 있어서, 상기 중간 마스크와 상기 기판 사이의 거리는, 상기 애노드와 상기 기판 사이의 거리의 1/4 이상 또한 1/3 이하이다.

이 형태에 의하면, 중간 마스크에 배치된 보조 애노드를 기판 에지부의 충분히 근방에 배치할 수 있어, 보조 애노드로부터 기판 에지부로의 전기장(전류)을 효율적으로 제어할 수 있다. 이에 의해, 터미널 이펙트를 효율적으로 제어할 수 있다.

형태 4에 의하면, 형태 1 내지 3 중 어느 것의 도금 장치에 있어서, 상기 중간 마스크는, 제2 중앙 개구를 갖고, 상기 제2 중앙 개구의 주위에 상기 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간의 상기 기판측이 개방되어 있는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 상기 내부 공간을 덮도록 마련되는 차폐판이며, 상기 제2 중앙 개구보다도 작은 제3 중앙 개구를 갖고, 상기 제3 중앙 개구가 상기 제1 중앙 개구를 정의하고, 상기 보조 애노드의 적어도 일부의 영역에 겹치는 제1 개구를 갖는 차폐판을 갖는다.

이 형태에 의하면, 차폐판의 제3 중앙 개구의 크기를 조정함으로써, 애노드로부터 기판을 향하는 전기장(전류)을 조정할 수 있다. 또한, 차폐판의 제1 개구의 크기를 조정함으로써, 보조 애노드로부터 기판을 향하는 전기장의 강도를 조정할 수 있다.

형태 5에 의하면, 형태 4의 도금 장치에 있어서, 상기 차폐판은, 상기 제1 개구를 덮는 격막을 더 갖는다.

이 형태에 의하면, 보조 애노드가 불용성인 경우에, 불용성의 보조 애노드 표면에서의 전기 화학 반응에 의해, 도금액에 포함되는 첨가제 성분이 산화되어, 도금 성능에 유해한 분해 생성물이 발생한 경우에, 유해한 분해 생성물이 기판 표면에 도달하는 것을 억제할 수 있어, 도금 성능을 유지할 수 있다.

형태 6에 의하면, 형태 1 내지 3 중 어느 것의 도금 장치에 있어서, 상기 중간 마스크는, 상기 보조 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 통과시키는 통로를 갖고, 상기 기판에 평행한 면 내에 있어서, 상기 통로의 출구는 상기 보조 애노드와 겹치지 않는 위치에 있다. 예를 들어, 통로의 출구는, 기판에 평행한 면 내에 있어서, 보조 애노드의 내측에 설치할 수 있다.

이 형태에 의하면, 터미널 이펙트가 작은 기판에 도금할 때, 도금막 두께가 특히 저하되는 특정 영역(기판의 사양이나 급전 방법에 따라 변화됨)에 맞춰서, 중간 마스크로부터의 전기장(전류)의 인출 위치인 통로의 출구를 설정함으로써, 그 특정 영역이 보조 애노드로부터의 전류에 의해 효과적으로 후막화되도록 하고, 도금막 두께 분포를 보다 균일화할 수 있다.

형태 7에 의하면, 형태 6의 도금 장치에 있어서, 상기 중간 마스크는, 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 상기 기판측을 덮도록 설치되고, 상기 마스크 본체와 함께 상기 제1 중앙 개구에 대응하는 제4 중앙 개구를 형성하는 커버와, 상기 마스크 본체 및 상기 커버에 대하여 상기 제4 중앙 개구의 테두리부에 설치된 블록을 갖고, 상기 마스크 본체는, 상기 내부 공간을 갖고, 상기 보조 애노드의 적어도 일부의 영역에 겹치는 제2 개구를 갖고, 상기 커버는, 상기 제2 개구와 연통되는 제1 통로를 갖고, 상기 블록은, 상기 제1 통로와 연통되는 제2 통로를 갖고, 상기 제1 통로 및 상기 제2 통로가, 상기 보조 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 통과시키는 상기 통로를 형성한다.

이 형태에 의하면, 보조 애노드로부터, 보조 애노드와 이격된 출구까지 전기장(전류)을 통과시키는 통로를, 마스크 본체, 커버, 및 블록에 의해 간이한 구성으로 형성할 수 있다.

형태 8에 의하면, 형태 7의 도금 장치에 있어서, 상기 마스크 본체는, 상기 제2 개구를 덮는 격막을 더 갖는다.

이 형태에 의하면, 보조 애노드가 배치되는 내부 공간을 격막에 의해 격리할 수 있다. 불용성의 보조 애노드 표면에서의 전기 화학 반응에 의해, 도금액에 포함되는 첨가제 성분이 산화되어, 도금 성능에 유해한 분해 생성물이 발생한 경우에, 유해한 분해 생성물이 기판 표면에 도달하는 것을 격막에 의해 억제할 수 있어, 도금 성능을 유지할 수 있다.

형태 9에 의하면, 형태 1 내지 8 중 어느 것의 도금 장치에 있어서, 상기 기판은 사각형이며, 상기 중간 마스크의 상기 제1 중앙 개구는, 상기 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고, 상기 보조 애노드는, 상기 제1 중앙 개구의 네 변을 따라서 배치되어 있다.

이 형태에 의하면, 사각형의 기판에 있어서, 상술한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 각형 기판의 도금 장치에서는, 기판 치수가 웨이퍼에 비해 커지므로, 마스크 개구 치수를 조정하기 위한 메커니컬 기구의 탑재가 곤란하다. 또한, 중간 마스크는 기판과 가까운 위치에 설치하기 때문에, 개구 치수의 변경에 의한 도금막 두께에 대한 영향이 크고, 메커니컬 기구에 높은 치수 정밀도가 요구되므로, 정밀한 기구가 필요해진다. 본 실시 형태에 따르면, 치수가 큰 각형 기판의 도금 장치에 있어서, 기술적 허들이 높은 메커니컬 기구를 필요로 하지 않고, 보조 애노드에 흐르게 하는 전류를 제어함으로써 중간 마스크의 개구 치수를 변경하는 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

형태 10에 의하면, 형태 9의 도금 장치에 있어서, 상기 보조 애노드는, 복수의 보조 애노드로 분할되어 있고, 상기 제1 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 상기 제1 개구의 각 변을 따라서 상기 보조 애노드가 배치되어 있다.

이 형태에 의하면, 사각형 기판의 모퉁이부에 전기장이 집중되어 막 두께가 커지는 경우 등에, 모퉁이부의 막 두께의 증대를 억제할 수 있다.

형태 11에 의하면, 형태 1 내지 10 중 어느 것의 도금 장치에 있어서, 상기 애노드의 노출 면적을 조정하는 가변 애노드 마스크가 더 마련되어 있다.

이 형태에 의하면, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 가변 애노드 마스크에 의해 애노드의 노출 면적(기판을 향하는 전기장을 제공하는 유효 면적)을 조정할 수 있다. 이에 의해, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 중간 마스크의 보조 애노드에 흐르게 하는 전류의 제어, 및 애노드로부터 기판을 향하는 전기장의 제어를 조합하여, 기판의 각 부에 흐르는 도금 전류의 크기를 조정하여, 도금막 두께의 균일화를 도모할 수 있다.

형태 12에 의하면, 형태 1 내지 10 중 어느 것의 도금 장치에 있어서, 상기 애노드는, 복수의 애노드편으로 분할된 분할 애노드이며, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택함으로써, 상기 기판을 향하는 전기장을 제공하는 상기 애노드의 유효 면적을 조정하거나, 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 조정한다.

이 형태에 의하면, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 애노드로부터 기판을 향하는 전기장의 제어를 전기적으로 행할 수 있다. 이에 의해, 터미널 이펙트의 크기에 따라서, 중간 마스크의 보조 애노드에 흐르게 하는 전류의 제어, 및 애노드로부터 기판을 향하는 전기장의 제어를 조합하여, 기판의 각 부에 흐르는 도금 전류의 크기를 조정하여, 도금막 두께의 균일화를 도모할 수 있다.

형태 13에 의하면, 기판을 도금하는 방법이며, 기판을 도금하는 방법이며, 기판과 애노드 사이에 배치되는 중간 마스크를 준비하는 것이며, 상기 중간 마스크가, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 제어하는 중앙 개구와, 해당 중앙 개구의 주위에 배치된, 상기 애노드의 면적의 1/5 이하인 면적을 갖는 보조 애노드를 갖는 것과, 상기 기판의 레지스트 개구율 및 시드 저항의 크기에 따라서, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정함과 함께, 상기 중간 마스크에 배치된 상기 보조 애노드에 공급하는 전류를 조정하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.

형태 14에 의하면, 형태 13의 방법에 있어서, 상기 애노드의 노출 면적을 조정하는 가변 애노드 마스크에 의해, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정한다.

형태 15에 의하면, 형태 13의 방법에 있어서, 상기 애노드는, 복수의 애노드편으로 분할된 분할 애노드이며, 전류를 흐르게 할 애노드편을 선택함으로써, 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정한다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합, 또는 생략이 가능하다.

11: 기판 홀더
38: 오버플로우조
39: 도금조(도금 셀)
40: 도금 모듈
60: 애노드
61: 애노드 홀더
62: 애노드 마스크
62A: 개구
63: 애노드 박스
64: 격막
70: 중간 마스크
71: 마스크 본체
71A: 베이스 패널
71B: 백 커버
71C: 프론트 커버
71D: 코너 블록
71E: 중앙 블록
71F: 통로
71G: 통로
71H: 도출구
72: 내부 공간
73: 배기 통로
74: 배기구
75: 차폐판
76: 중앙 개구
77: 개구
78: 격막
80: 보조 애노드
81: 버스 바
90: 패들
91: 액면

Claims (14)

1. 사각형의 기판에 도금하기 위한 도금 장치이며,
   상기 기판과 대향하여 배치되는 애노드와,
   상기 기판과 상기 애노드와의 사이에서 상기 기판측에 배치되고, 상기 애노드로부터 상기 기판으로의 전기장을 통과시키는 제1 중앙 개구를 갖는 중간 마스크이며, 상기 제1 중앙 개구의 주위에 배치된 보조 애노드를 갖는 중간 마스크를 구비하고,
   상기 중간 마스크의 상기 제1 중앙 개구는, 상기 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고,
   상기 보조 애노드는, 복수의 보조 애노드로 분할되어 있고,
   상기 제1 중앙 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 상기 제1 중앙 개구의 네 변을 따라서 상기 보조 애노드가 배치되어 있는, 도금 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중간 마스크와 상기 기판과의 사이의 거리는, 상기 애노드와 상기 기판과의 사이의 거리의 1/4 이상 또한 1/3 이하인, 도금 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 마스크는,
   제2 중앙 개구를 갖고, 상기 제2 중앙 개구의 주위에 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간의 상기 기판측이 개방되어 있는 마스크 본체와,
   상기 마스크 본체의 상기 내부 공간을 덮도록 마련되는 차폐판이며, 상기 제2 중앙 개구보다도 작은 제3 중앙 개구를 갖고, 상기 제3 중앙 개구가 상기 제1 중앙 개구를 정의하고, 상기 보조 애노드의 적어도 일부의 영역에 겹치는 제1 개구를 갖는 차폐판
   을 갖는, 도금 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 차폐판은, 상기 제1 개구를 덮는 격막을 더 갖는, 도금 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 마스크는, 상기 보조 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 통과시키는 통로를 갖고, 상기 기판에 평행한 면 내에 있어서, 상기 통로의 출구는 상기 보조 애노드와 겹치지 않는 위치에 있는, 도금 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 중간 마스크는,
   마스크 본체와,
   상기 마스크 본체의 상기 기판측을 덮도록 설치되고, 상기 마스크 본체와 함께 상기 제1 중앙 개구에 대응하는 제4 중앙 개구를 형성하는 커버와,
   상기 마스크 본체 및 상기 커버에 대하여 상기 제4 중앙 개구의 테두리부에 설치된 블록을 갖고,
   상기 마스크 본체는, 내부 공간을 갖고, 상기 보조 애노드의 적어도 일부의 영역에 겹치는 제2 개구를 갖고, 상기 커버는, 상기 제2 개구와 연통되는 제1 통로를 갖고, 상기 블록은, 상기 제1 통로와 연통되는 제2 통로를 갖고, 상기 제1 통로 및 상기 제2 통로가, 상기 보조 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 통과시키는 상기 통로를 형성하는,
   도금 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 마스크 본체는, 상기 제2 개구를 덮는 격막을 더 갖는, 도금 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 애노드의 노출 면적을 조정하는 가변 애노드 마스크가 더 마련되어 있는, 도금 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 애노드는, 복수의 애노드편으로 분할된 분할 애노드이며,
   전류를 흐르게 할 애노드편을 선택함으로써, 상기 기판을 향하는 전기장을 제공하는 상기 애노드의 유효 면적을 조정하거나, 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 조정하는, 도금 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 보조 애노드는, 전원의 정극에 접속되는 버스 바에 전기적으로 접속되어 있는, 도금 장치.
11. 사각형의 기판을 도금하는 방법이며,
    기판과 애노드 사이에 배치되는 중간 마스크를 준비하는 것이며, 상기 중간 마스크가, 상기 기판의 형상에 대응하는 형상을 갖고 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장을 제어하는 중앙 개구와, 해당 중앙 개구의 주위에 배치된 복수의 보조 애노드를 갖고, 상기 보조 애노드가 상기 중앙 개구의 모퉁이부 이외에 있어서 상기 중앙 개구의 네 변을 따라서 배치되어 있는 것과,
    상기 기판의 레지스트 개구율 및 시드 저항의 크기에 따라서, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정함과 함께, 상기 중간 마스크에 배치된 상기 보조 애노드에 공급하는 전류를 조정하는 것
    을 포함하는, 도금 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 애노드의 노출 면적을 조정하는 가변 애노드 마스크에 의해, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정하는, 도금 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 애노드는, 복수의 애노드편으로 분할된 분할 애노드이며,
    전류를 흐르게 할 애노드편을 선택함으로써, 또는 각 애노드편에 흐르게 하는 전류를 조정함으로써, 상기 애노드로부터 상기 기판을 향하는 전기장의 확장을 조정하는, 도금 방법.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 보조 애노드는, 전원의 정극에 접속되는 버스 바에 전기적으로 접속되고, 상기 전원으로부터 상기 버스 바를 거쳐서 전류가 공급되는, 도금 방법.