(57)【要約】【課題】コンタクトピンと電極板との間の通電不良を防ぐことができるめっき装置を提供する。【解決手段】めっき装置は、通電可能な凹状電極板２００と、上下可動に支持され、凹状電極板２００と通電するコンタクトピン１９０と、コンタクトピン１９０が下に移動して挿通する上面開口を有し、凹状電極板２００の上に形成された、液体を溜める凹部とを備える。【選択図】図４
2010126799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電部と電極板とを備えるめっき装置であって、
通電可能な前記電極板と、
上下可動に支持され、前記電極板と通電する前記通電部と、
前記通電部が下に移動して挿通する上面開口を有し、前記電極板の上に形成された、液体を溜める凹部と、
を備えるめっき装置。
【請求項２】
前記凹部に前記液体を供給する液体供給機構が備えられたことを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
【請求項３】
前記液体供給機構は、前記通電部が筒状であって、筒状の内部に形成された液体供給路から前記液体を供給することを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。
【請求項４】
前記液体は、結晶化しためっき液を溶かすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項５】
前記液体は、導電性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項６】
前記液体は、常温で液体の金属を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項７】
前記電極板と前記通電部とが接することなく、通電することを特徴とする請求項５または６に記載のめっき装置。
【請求項８】
前記電極板は、不溶性アノードに用いられる材料で形成されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項９】
前記不溶性アノードに用いられる材料は、白金、鉛、チタン、グラファイト、およびフェライト、からなる群から選択される少なくとも一種以上を含むことを特徴とする請求項８に記載のめっき装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のめっき装置用のアダプターであって、
通電可能な電極板と、
上下可動に支持され、前記電極板と通電する通電部と、
前記通電部が下に移動して挿通する上面開口を有し、前記電極板の上に形成された、液体を溜める凹部と、
を備えるアダプター。
【請求項１１】
前記凹部に前記液体を供給する液体供給機構が備えられたことを特徴とする請求項１０に記載のアダプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、配線用の金属膜の堆積などにおいて電気めっき法が用いられている。半導体デバイス用の電気めっき法では、その表面にデバイスが途中まで形成されている半導体ウエハを電気めっき装置にセットして金属膜のめっき成膜を行うが、現在、半導体ウエハの電気めっき装置は、主にカップ式のめっき装置が用いられている。図２および図３に示すように、カップ式のめっき装置において、カップ１５０への給電は、上蓋１４０のコンタクトピン１２０とリング電極１１０の電極板１３０を接触させるコンタクト方式である。
【０００３】
次に、従来の半導体ウエハの電気めっき方法について説明する。
図１に示すように、まず、リング電極１１０にウエハ１００の被めっき面を下にしてセットする。
図１には、一例として、リング電極１１０の３ヶ所に、リング電極１１０とウエハ１００との通電のための電極（以下、ブレイクピン１７０という）が設けられている。
続いて、図２の示すように、上下に可動の上蓋１４０を下に移動させて、めっき装置を閉じる。これにより、上蓋１４０に設けられたコンタクトピン１２０が下に移動して、リング電極１１０の電極板１３０に接触する。
続いて、ウエハ１００の被めっき面側に、めっき液を循環させる。ここで、図２に示すように、めっき装置には、めっき液が循環するカップ１５０と、めっき液中にアノード電極（図示せず）が設けられている。
【０００４】
ウエハ１００への通電には、定電流電源(図示せず)を用いる。コンタクトピン１２０は、定電流電源に接続されており、アノード電極を＋、カソード電極としてコンタクトピン１２０を−となるにように、両電極間に電圧を印加する。
電圧を印加すると、電源（−）→コンタクトピン１２０→電極板１３０→ブレイクピン１７０→ウエハ１００へと電子が流れる。このようにして、ウエハ１００の被めっき面に電子を供給し、めっき液で運ばれた金属イオンを還元させることで、めっき皮膜を形成させる。
【０００５】
このように、めっき装置の電極部分のうち、コンタクトピン１２０と電極板１３０とは、ウエハの着脱や清掃のため、コンタクトピンと電極板が分離する構造となっている。
【０００６】
図５に示すように、別のめっき装置(特許文献１)は、ウエハＷを保持する保持部に特徴がある。
保持部２４により、ウエハＷを保持して、ウエハＷの被めっき面をめっき処理する。保持部２４は、基板Ｗの表面（被めっき面）の周縁部に圧接して保持時に被めっき面に当接するシール材３０を有する、電源コンタクト部２６と、シール材３０に覆われた部分の内部に満たされた導電性を有する液体３８と、該液体３８中に浸漬させたコンタクト３２と、を備える。このコンタクト３２を介してウエハＷの被めっき面に給電する。
さらに、液体３８として、金属イオンが存在しないものを使用し、コンタクト３２をコンタクト３２表面がめっきされることを防止している。
ここで、コンタクト３２は、上述のめっき装置のブレイクピン１７０に相当する部分である。
【特許文献１】特開２００３−２７２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のめっき装置を用いた場合、コンタクトピンと電極板との接触部分に、めっき液が付着し、そのまま乾燥すると、接触部分に結晶物が発生していた。この結晶物は導電性が低いため、コンタクトピンと電極板の間で通電不良が引き起こされていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、通電部と電極板とを備えるめっき装置であって、
通電可能な前記電極板と、
上下可動に支持され、前記電極板と通電する前記通電部と、
前記通電部が下に移動して挿通する上面開口を有し、前記電極板の上に形成された、液体を溜める凹部と、
を備えるめっき装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、請求項１に記載のめっき装置用のアダプターであって、
通電可能な電極板と、
上下可動に支持され、前記電極板と通電する通電部と、
前記通電部が下に移動して挿通する上面開口を有し、前記電極板の上に形成された、液体を溜める凹部と、
を備えるアダプターが提供される。
【００１０】
通電部が下に移動し、液体を溜める凹部の上面開口を挿通する。これにより、通電部が液体と接触して電極板と通電する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コンタクトピンと電極板とが通電する部分が液体で覆われるので、コンタクトピンと電極板との間の通電不良を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。
【００１３】
図４は、本発明によるめっき装置の一実施形態を示している。
本実施の形態のめっき装置は、通電部(コンタクトピン１９０)と電極板(凹状電極板２００)とを備えるものである。
さらに、このめっき装置は、通電可能な凹状電極板２００と、上下可動に支持され、凹状電極板２００と通電するコンタクトピン１９０と、コンタクトピン１９０が下に移動して挿通する上面開口を有し、凹状電極板２００の上に形成された、液体を溜める凹部とを備える。
【００１４】
凹状電極板２００は、凹部を有する電極板である。この凹部は、液体２３０を溜めることができるように、凹部の開口は上側に向けて形成されている。また、この凹部の上面開口は、コンタクトピン１９０の真下に形成されている。
【００１５】
コンタクトピン１９０は、上下に移動できるように支持されている。コンタクトピン１９０は、めっき装置の上蓋(図示せず)に設けることができる。また、コンタクトピン１９０単独でも、手で自在に上下に移動できるように、コンタクトピン１９０を支持体(図示せず)に設けることもできる。コンタクトピン１９０は、上下に可動のため、凹部の上面開口を挿通する。そして、コンタクトピン１９０は、凹部の内部で凹状電極板２００と電気的に接続する。
【００１６】
凹部は、上述のとおり、凹部の開口が上側に形成されている。これにより、凹部の内部に、液体２３０を溜めることができる。
図４に示すように、この凹部は、凹部全体が、凹状電極板２００となって形成されていてもよい。また、この凹部は、凹状電極板２００の一部に、一体となって形成されていてもよい。
【００１７】
ここで、凹部の形状は、凹状に限定されず、液体を溜めることができ、液体中でコンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが電気的に接続することができる形状とすることができる。
例えば、凹部の形状は、皿状とすることができる。このとき、凹状電極板２００を皿状に形成してもよい。
ここで、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とは、凹部の内部で接することで通電してもよい。また、後述するように、液体２３０が導電性を有する場合には、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とは、凹部の内部で接していなくても、導電性の液体２３０を介して通電することができる。
【００１８】
さらに、凹部に液体２３０を供給する液体供給機構が備えられてもよい。液体供給機構は、液体供給装置１８０と、液体供給装置１８０に接続した配管(外部の液体供給路２２０)と、配管(外部の液体供給路２２０)に接続した凹状電極板２００の凹部とを備える。これにより、液体供給装置１８０から、配管(外部の液体供給路２２０)を通って、凹状電極板２００の凹部の内部に、液体２３０が供給される。
【００１９】
その他の液体供給機構は、液体供給装置１８０と、液体供給装置１８０に接続した外部の液体供給路２２０と、外部の液体供給路２２０が外付けされた棒状のコンタクトピンとを備える。これにより、液体供給装置１８０から、凹部の上面開口を挿通する棒状のコンタクトピンの外部の液体供給路２２０を介して、凹状電極板２００の凹部の内部に、液体２３０が供給される。
【００２０】
またその他の液体供給機構は、コンタクトピン１９０が筒状であって、その筒状の内部に形成された液体供給路２１０から液体２３０を、凹状電極板２００の凹部の内部に供給する。この液体２３０は、液体供給路２１０に接続した外部の液体供給路２２０を有する液体供給装置１８０から供給される。
これらの液体供給機構により、凹状電極板２００に常時液体を溜めておくことができる。
【００２１】
本実施形態のめっき装置を用いたウエハ１００の電気めっき方法について、説明する。めっき装置のうち、電源１６０、ブレイクピン１７０、リング電極１１０などは、従来のものを用いることができる。
図４に示すように、まず、リング電極１１０にウエハ１００の被めっき面を下にしてセットする。リング電極１１０の３ヶ所に、リング電極１１０とウエハ１００との通電のためのブレイクピン１７０が設けられている。
【００２２】
続いて、図４に示すように、上下に可動の上蓋(図示せず)を下に移動させて、めっき装置を閉じる。これにより、上蓋に設けられたコンタクトピン１９０が下に移動して、リング電極１１０の上に設けられた凹状電極板２００と接触する。
続いて、ウエハ１００の被めっき面側に、めっき液を循環させる。ここで、本実施形態のめっき装置には、めっき液が循環するカップ(図示せず)と、該カップ中のめっき液中にアノード電極（図示せず）が設けられている。
【００２３】
ウエハ１００への通電には、定電流電源(図示せず)を用いる。コンタクトピン１９０は、定電流電源に接続されており、アノード電極を＋、カソード電極としてコンタクトピン１９０を−となるにように、両電極間に電圧を印加する。
電圧を印加すると、電源（−）→コンタクトピン１９０→凹状電極板２００→ブレイクピン１７０→ウエハ１００へと電子が流れる。このようにして、ウエハ１００の被めっき面に電子を供給し、めっき液で運ばれた金属イオンを還元させることで、めっき皮膜を形成させることができる。
また、このように、本実施の形態のめっき装置のコンタクトピン１９０と凹状電極板２００とは、ウエハ１００の着脱や清掃のため、分離する構造となっている。
【００２４】
本発明の実施形態のめっき装置用のアダプターについて説明する。
実施形態のめっき装置用のアダプターは、液体２３０を溜める凹部と、凹部の上面開口に挿通自在の、上下可動に支持されている通電部(コンタクトピン１９０)と、凹部を有し、凹部の内部で、コンタクトピン１９０と電気的に接続する電極板(凹状電極板２００)とを備える。
この実施形態のめっき装置用のアダプターを、従来のめっき装置のリング電極１１０の上に設けることができる。
【００２５】
さらに、実施形態のめっき装置用のアダプターは、凹部に液体２３０を供給する上述の液体供給機構を備えられることができる。これにより、凹状電極板２００に常時液体を溜めておくことができる。
【００２６】
液体２３０は、限定されないが、結晶化しためっき液を溶かすものとすることができる。ここで、結晶化しためっき液をとは、めっき液が乾燥して結晶化した結晶化物を意味する。
たとえば、結晶化しためっき液を溶かす液体２３０としては、水や水溶液などを挙げることができる。
水としては、純水などを挙げることができる。ここで純水とは、一般的な水中に存在する不純物のうち主に塩類や残留塩素がほとんどすべて除去された水を指す。例えば純水には、RO（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）水、脱イオン水、蒸留水などがある。
水溶液としては、例えば一般的な水道水が用いられる。また、上述の純水に電解質または非電解質が溶けたものも用いられる。
この非電解質が溶けた純水には、砂糖水やエタノールなどがある。またこの電解質が溶けた純水には、塩酸、硫酸、塩化ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、および硫酸銅水溶液などが用いられる。
【００２７】
結晶化しためっき液が溶けにくい場合には、塩酸、硫酸を用いることで、結晶化しためっき液の溶解性を上げることができる。この塩酸または硫酸の濃度は、実用上問題ない濃度とする。
また、上述の電解質が溶けた純水は導電性を有すため、後述する導電性を有する液体２３０に用いることができる。
【００２８】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが電気的に接続する凹部の内部には、液体２３０が溜められている。そのため、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが電気的に接続する部分は、液体２３０で覆われている。
この液体２３０により、結晶化しためっき液を溶かすことができるので、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間の通電不良を防ぐことができる。
また、筒状のコンタクトピン１９０から液体２３０を供給できるので、めっき作業によりめっき液が筒状のコンタクトピン１９０に付着しても、めっき液が乾燥して結晶化すること防ぐことができる。
【００２９】
また、一般的なめっき装置においては、図１から図３に示すように、めっき作業により、コンタクトピンと電極板との接触部分に、結晶物が発生し、コンタクトピンと電極板の接点で通電不良が引き起こされる問題がある。そのため、３点有る電極板から、ブレイクピンを介して、ウエハへ流れる電流が不均衡になり、ウエハ面内のめっきの高さにバラツキが発生する要因となる。
【００３０】
これに対して、本実施形態においては、凹状電極板２００に常時液体を溜められる。コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との接触部分では、めっき液が乾燥することなく液体２３０に溶けるので、めっき液の結晶化による通電不良を防ぐことができる。
これにより、電気をウエハに安定して流せるので、めっきの高さのバラツキを低減させることができる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、液体２３０は、水に、めっき液中に含まれる、酸および有機物からなる群から選択される少なくとも一種以上を添加することができる。
酸および有機物は、めっき液の組成に硫酸銅と硫酸を含む場合、このめっき液中に含まれる成分としては、例えば硫酸や有機添加剤などが挙げられる。
めっき作業中に、液体２３０がめっき液中に混入しても、この液体２３０がめっき液に影響を与えることを防止することができる。
【００３２】
その他の変形例では、導電性を有する液体２３０を用いることができる。
例えば、導電性を有する液体２３０は、上述の水溶液が好ましい。この水溶液には、結晶化しためっき液を溶かした水や、上述の電解質が溶けた純水などを用いることができる。
上述のとおり水は結晶化しためっき液を溶かす液体なので、この結晶化しためっき液を溶かした水は導電性を有する液体となる。また、硫酸、塩化ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液硫、および酸銅水溶液などの電解質が溶けた純水も導電性を有する液体である。
ここで、導電性を有する液体２３０には、実用上問題ない範囲で金属が含まれていてもよい。実用上問題ない範囲とは、通電時にコンタクトピン１９０の一部に金属が析出しても、通電不良を起こさずに本実施形態のめっき装置を使用できる範囲をいう。
【００３３】
これにより、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが接触する接点に加えて、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが接触していない部分も、導電性の液体２３０を介して、電気的に接続する。
そのため、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とは、接触する接点がなくても通電する。また、本変形例において、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とが接触していてもよい。
【００３４】
これにより、導電性を有する液体２３０に覆われている、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間は、通電する。そのため、上記接点に結晶が発生しても、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間の通電不良を防ぐことができる。
また、水溶液は、結晶化しためっき液を溶かすことができるので、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間の通電不良を防ぐことができる。
【００３５】
その他の変形例では、凹状電極板２００は、不溶性アノードに用いられる材料で形成することができる。これにより、通電時に、凹状電極板２００から液体２３０に出る金属イオンの濃度を、実用上問題のない範囲にすることができる。
よって、凹状電極板２００が不溶性アノードに用いられる材料で形成される場合には、導電性を有する液体２３０を介して電気が流れても、凹状電極板２００が溶出し、コンタクトピン１９０に析出することを防ぐことができる。
液体２３０が、導電性を有する場合には、凹状電極板２００は不溶性アノードに用いられる材料で形成さていることが好ましい。
【００３６】
不溶性アノードに用いられる材料には、白金、鉛、チタン、グラファイト、およびフェライトからなる群から選択される少なくとも一種以上を含むことができる。
その他、上述した金属の、めっきや酸化物を用いてもよい。例えば、白金めっきチタン、二酸化鉛等が挙げられる。
【００３７】
その他の変形例では、導電性を有する液体２３０として、常温で液体の金属を用いることができる。金属は、室温で液体であれば、限定されない。例えば、金属は、水銀などが用いられる。
これにより、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが接触する接点に加えて、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００とが接触していない部分も、導電性の液体２３０を介して、電気的に接続する。
そのため、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とは、接触する接点がなくても通電する。また、本変形例において、凹状電極板２００とコンタクトピン１９０とが接触していてもよい。
【００３８】
これにより、導電性を有する液体２３０に覆われている、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間は、通電する。そのため、上記接点に結晶が発生しても、コンタクトピン１９０と凹状電極板２００との間の通電不良を防ぐことができる。
【００３９】
本発明の実施形態のめっき装置は、金めっき、銀めっき、銅めっき、半田めっき、ニッケルめっき等、めっき材質の種類を選ばず適用できる。
【００４０】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のめっき装置のリング電極へのウエハセット状態を示す斜視図である。
【図２】従来のめっき装置の構造を示す断面図である。
【図３】図１のめっき装置の電極構造のＡ−Ａ'線矢視方向の断面図である。
【図４】本発明のめっき装置の電極構造を示す断面図である。
【図５】従来の別のめっき装置の電極構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    ウエハ
１１０    リング電極
１２０    コンタクトピン
１３０    電極板
１４０    上蓋
１５０    カップ
１６０    電源
１７０    ブレイクピン
１８０    液体供給装置
１９０    コンタクトピン
２００    凹状電極板
２１０    液体供給路
２２０    液体供給路
２３０    液体
【図１】
2010126799.tif 000003
【図２】
2010126799.tif 000004
【図３】
2010126799.tif 000005
【図４】
2010126799.tif 000006
【図５】
2010126799.tif 000007