(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽の上部開口に沿って設けられたウェハー支持部と、このウェハー支持部の下側位置に設けられためっき槽の内部から外部に貫通する液流出口と、めっき槽底部に設けられた液供給管とを備え、
液供給管の開口部から上昇流で供給されるめっき液に、液流出口からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液にウェハー支持部に載置されたウェハーのめっき対象面を接触させることで、めっき処理を行うようになっている噴流式めっき装置において、
液供給管は、めっき槽内に突出した状態で形成されるとともに、開口部の下方位置に液吸入口が設けられていることを特徴とする噴流式めっき装置。
【請求項２】
液吸入口は、液供給管の周面に沿って複数設けられたものである請求項１に記載の噴流式めっき装置。
【請求項３】
液供給管は、液吸入口の下方位置における管内構造がベンチュリ状に形成されている請求項１又は請求項２に記載の噴流型めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体用のウェハーにめっきを施す噴流式めっき装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体用のウェハーにめっきを施す装置として噴流式めっき装置が知られている。この噴流式めっき装置は、めっき槽の上部開口に沿って設けられたウェハー支持部と、このウェハー支持部の下側位置に設けられためっき槽の内部から外部に貫通する液流出口と、めっき槽底部に設けられた液供給管とを備え、液供給管から上昇流で供給されるめっき液に液流出口からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液にウェハー支持部に載置されたウェハーのめっき対象面を接触させることで、めっき処理を行うようになっている。
【０００３】
この噴流式めっき装置は、めっき液をめっき対象面に向けて上昇流で供給する結果、めっき対象面には、その中央付近から周辺方向に広がるような流動状態でめっき液が接触することとなり、めっき対象面全面に均一なめっき処理が行えるという特長を有するものである。そして、ウェハー支持部へ載置するウェハーを順次取り替えてめっき処理を行うことができるので、小ロット生産やめっき処理の自動化に好適なものとして広く利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この噴流式めっき装置では、ウェハー支持部の下側位置に設けられている液流出口とウェハー支持部に載置されたウェハーのめっき対象面との間に、僅かな段差が生じて角部を形成するため、その角部にめっき液の流動が滞留し、その影響により、めっき対象面の周辺部分におけるめっき処理が不均一になるという現象がある。特に、めっき対象面の周辺付近には、めっき液流動の滞留により液中のエアーも滞留する傾向も強く、めっき対象面の周辺部分におけるめっき均一性を実現することは非常に難しいものである。このようなめっきの不均一性は、ウェハーの使用可能面積を制限するので、歩留まり的に好ましくなく、ウェハーの使用面積をより広くできるようなめっき処理技術が求められている。
【０００５】
このめっき液流動の滞留に対し、めっき槽内に撹拌手段が配置された噴流式めっき装置が知られている（例えば、特許文献１）。これは、図３に示すように、めっき槽１０１の上部開口に沿って設けられたウェハー支持部１０２と、このウェハー支持部１０２の下側位置に設けられためっき槽１０１の内部から外部に貫通する液流出口１０７と、めっき槽１０１中央底部に設けられた液供給管１０６とを備え、液供給管１０６から上昇流で供給されるめっき液に液流出口１０７からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液にウェハー支持部１０２に載置されたウェハーＷのめっき対象面Ｗｓを接触させることで、めっき処理を行うようになっている噴流式めっき装置において、載置されたウェハーＷのめっき対象面Ｗｓの下方に、上昇流で供給されるめっき液を強制的に撹拌できる撹拌手段Ｄが備えられためっき装置がある。例えば、図３で示す撹拌手段Ｄは、めっき対象面Ｗｓの周辺を撹拌するための複数のインペラを有した撹拌翼１２０が環状ディスク１３０に立設されたもので、環状ディスク１３０を回転させることでめっき対象面の周辺部分を強制的に撹拌できるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６４７９５号公報
【０００７】
このような撹拌手段が備えられた噴流式めっき装置であれば、めっき対象面の周辺付近におけるめっき液流動の滞留状態は解消できる。しかしながら、めっき装置の槽内構造が複雑になり、メインテナンス性が低下する。さらに、めっき槽内に配置する撹拌手段の大きさ、形状等を考慮して、最適なめっき条件を予め検討しておく必要も生じるのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情を背景になされたもので、従来の噴流式めっき装置で生じていた、めっき対象面の周辺付近におけるめっき液流動の滞留現象を、特に、めっき液中のエアーの滞留を、装置構造を複雑にすることなく解消できる噴流式めっき装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、めっき槽の上部開口に沿って設けられたウェハー支持部と、このウェハー支持部の下側位置に設けられためっき槽の内部から外部に貫通する液流出口と、めっき槽底部に設けられた液供給管とを備え、液供給管の開口部から上昇流で供給されるめっき液に、液流出口からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液にウェハー支持部に載置されたウェハーのめっき対象面を接触させることで、めっき処理を行うようになっている噴流式めっき装置において、液供給管は、めっき槽内に突出した状態で形成されるとともに開口部の下方位置に液吸入口が設けられているものとした。
【００１０】
本発明に係る噴流式めっき装置では、上昇流で供給されためっき液が、めっき対象面の中央付近から周辺方向に広がる流動状態を定常的に形成する。そして、めっき槽のウェハー支持部下側位置に設けられた液流出口から外部に流出できるめっき液以外はめっき槽内に滞留することになる。つまり、めっき槽内では、液供給管開口から液流出口まで連続的に繋がる経路において、めっき液が定常的に流動している状態といえる。しかし、その経路以外の部分に存在するめっき槽内のめっき液は若干の対流はあるものの、液供給管開口から液流出口まで連続的に繋がる経路を流動するめっき液に比べると、あまり大きな流動を生じていない。特に、めっき槽の底部側に存在するめっき液は、その流動状態は緩やかなものと考えられる。
【００１１】
ところが、本発明に係る噴流式めっき装置によれば、液供給管の開口部の下方位置に設けられた液吸入口により、めっき槽底部側にあるめっき液を吸い込み、上昇流で供給するめっき液とともにめっき対象面に向けて噴流されることになる。その結果、めっき槽内では、液供給管開口から液流出口まで連続的に繋がる経路以外の部分では、循環流動する状態が生じるのである。つまり、液供給管開口からめっき対象面に到達し、めっき対象面の周辺方向に広がり液流出口へ到達し、そして、液流出口で流出されないめっき液は、めっき槽の内周壁に沿って槽底部の下方に流動して、めっき槽底部に沿って流れ、液供給管に設けられた液吸入口に吸い込まれることになる。このようなめっき液流動により、めっき槽内のめっき液があたかも撹拌されたように、めっき槽内全体で循環流動することになる。この結果、めっき対象面の周辺部分に生じやすいめっき液流動の滞留が解消され、めっき対象面の周辺部分に滞留しやすいエアーも、めっき槽内に生じた循環流動により、液流出口から効率的に排出されることになることが判明したのである。
【００１２】
つまり、この本発明に係る噴流式めっき装置によれば、従来のような撹拌手段を別途設けることなく、めっき液中のエアーを効率的に排出することができ、めっき対象面の周辺部分においても均一なめっき処理を施すことが可能となったのである。
【００１３】
そして、本発明の噴流式めっき装置では、液吸入口が、液供給管の周面に沿って複数設けられたものとすることが好ましい。このように液吸入口を複数設けておくと、めっき槽内全体に亘ってめっき液の撹拌が生じ、めっき槽内全体に万遍なく理想的なめっき液の循環状態を実現できる。このようにすることで、めっき液中のエアーを非常に効率よくめっき槽外に排出することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の噴流式めっき装置では、液供給管が、液吸入口の下方位置における管内構造をベンチュリ状に形成していることが好ましい。ベンチュリ状の管内構造とは、液供給管のめっき液流入側の内径よりも小さい径となった内径部、即ちくびれ部分が管内途中に形成されている構造をいうものである。いわゆるベンチュリ状の管内構造を採用すると、従来と同じ出力ポンプを使用しても、液供給管の開口から上昇流で噴流されるめっき液流量を大きくすることが可能となる。従来の液供給管（単なる円筒状の供給管）を備える噴流式めっき装置では、ポンプ出力を低下させて運転すると、めっき槽内にめっき液を充満させて、ウェハーのめっき対象面にめっき液を接触させ、充分な流速を得ることができない場合が生じていた。ところが、本発明の噴流式めっき装置によれば、従来と同じポンプを用いてポンプ出力を低下させても、ウェハーのめっき対象面にめっき液を接触させ、充分な流速を得られることが確認されたのである。従って、本発明の噴流式めっき装置は、めっき液の流動を激しく行わない条件（めっき液の供給流量を小さくする条件）でのめっき処理を行う場合にあっても、好適なめっき装置といえる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る噴流式めっき装置の好ましい一実施形態について説明する。
【００１６】
図１は本実施形態における噴流式めっき装置のめっき槽断面概略を表したものである。図１で示すように、本実施形態における噴流式めっき装置は、めっき槽１の上部開口に沿ってウェハー支持部２が設けられており、このウェハー支持部２にウェハーＷを載置して、ウェハーＷのめっき対象面Ｗｓに対してめっき処理が行われるものである。このウェハー支持部２は、図示を省略するカソード電極とその下にあるめっき液漏洩防止用のシールパッキン３及び環状の支持台４とからなり、これらをトップリング５によりめっき槽１の開口に固定されて形成されている。そして、ウェハーＷがウェハー支持部２に載置されると、図示を省略したカソード電極とウェハーＷのめっき対象面Ｗｓの周辺部分とが接触するようになっている。
【００１７】
また、めっき槽１の底部中央には、液供給管６が設けられており、ウェハー支持部２の下側位置には、めっき対象面Ｗｓの中心付近に到達するめっき液がウェハーＷの外周方向に広がる流れを形成するように外部にめっき液を流出させるための液流出口７が設けられている。そして、液供給管６の周囲には、めっき対象面Ｗｓに対向するようにリング状のアノード電極８が配置されている。このアノード電極８、ウェハー支持部２に配置されたカソード電極（不図示）とはめっき電流供給電源（不図示）に接続されている。
【００１８】
また、めっき槽１を構成する槽壁には、液流出口７から流出してくるめっき液を、図示せぬめっき液貯槽へと送液できるようにされた液排出路９が設けられている。
【００１９】
続いて、液供給管６の構造について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１で示す液供給管を概略的に斜視図で示したものである。この液供給管６は、槽固定部６ａ、固定用鍔部６ｂ、第一突出管部６ｃ、第二突出管部６ｄからなり、第一突出管部６ｂと第二突出管部６ｃとの間には、液吸入口形成用の柱状連結部６ｅが３本設けられている。この三本の柱状連結部６ｅにより、第一突出管部６ｂと第二突出管部６ｃとの間に３つの液吸入口１０（図１参照）が形成されることになる。さらに、第一突出管部６ｃ、固定用鍔部６ｂ、固定用管部６ａにおける内部側管構造は、図１に示すように、管内径が小さくなるようにされたノド部６ｆが設けられており、いわゆるベンチュリ構造とされている。
【００２０】
以上のような本実施形態の噴流式めっき装置では、めっき液を供給した場合、次のようなめっき液の流動状態が生じる（図１の太線矢印参照）。まず、ウェハーＷをウェハー支持部２に載置し、めっき液を液供給管６からめっき槽１内を充満するまで供給する。充満しためっき液は、その一部は液流出口７から流出してめっき槽外に出ることになる。そして、液流出口７から流出しなかっためっき液は、めっき槽１の槽内壁に沿ってめっき槽１底部側に流動し、液供給管６の液吸入口１０に向かって流動することになる。
【００２１】
液吸入口１０近傍のめっき液は、液供給管６内を上昇流で供給されてくるめっき液の流動により、液供給管６内に吸い寄せられ、上昇流と合流し、第二突出管部６からめっき対象面に向けて噴流されることになる。その後は、上述したように一部のめっき液は、液流出口から流出し、その他のめっき液は同様に循環流動することになる。従って、図１の太線矢印で示すように、本実施形態のめっき槽では、めっき槽内全体で撹拌されたように、循環流動することになる。
【００２２】
次に、本実施形態の噴流式めっき装置に関して、めっき液中のエアー除去能テストを行った結果について説明する。テストに使用した本実施形態のめっき装置（φ３００ｍｍウェハー処理タイプ）は、図１に示す構造のもので、めっき槽容量（４Ｌ、）、液供給管内径２６ｍｍ、ノド部内径１０ｍｍのものである。比較として、従来の噴流式めっき装置（φ３００ｍｍウェハー処理タイプ）用いた。この従来タイプのものは、図３で示しためっき装置であって、めっき槽内には撹拌手段Ｄを配置していないものを用いた。めっき槽容量、使用ポンプは本実施形態のめっき装置と同様であるが、液供給管１０６は３９ｍｍの円筒状内径となっているものである。尚、ウェハー支持部や液流出口等の形状、構造は両めっき装置とも同様にしてある。
【００２３】
エアー除去能テストは、表１に示す各液流量となるように液供給ポンプを制御して、各流量に設定されてから６０秒経過後めっき槽内に残留するエアーの状態を確認することによって行った。エアーの残留状態は、ガラスで形成したウェハーサンプルをウェハー支持部に載置することで、目視により確認した。
【００２４】
【表１】
0003716242.tif 000002
【００２５】
表１に示すように、従来タイプのめっき装置では、どの流量によってもめっき対象面周辺付近にはエアーの滞留が確認された。一方、本実施形態のめっき装置であると、３０〜１５Ｌ／ｍｉｎの流量であればエアーの残留は全くなく、めっき液中のエアーが効率的に排出されたことが判明した。また、従来タイプのめっき装置では、５Ｌ／ｍｉｎまでポンプ流量が低下すると、メッキ対象面にめっき液が接触できなくなったが（めっき液面の低下）、本実施形態のめっき装置では、エアーの残留は確認されたものの、メッキ対象面にめっき液が接触する状態を維持できることが判った。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の噴流式めっき装置によれば、めっき対象面の周辺付近におけるめっき液流動の滞留現象を防止することができ、特に、めっき液中のエアーの滞留を、装置構造を複雑にすることなく解消できる。また、供給流量を低下させた場合であっても、めっき液面をめっき対象面に接触させる状態を維持ですることが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における噴流式めっき装置の概略断面図。
【図２】液供給管の斜視図。
【図３】従来の噴流式メッキ装置の概略断面図
【符号の説明】
１  めっき槽
２  ウェハー支持部
３  シールパッキン
４  環状載置台
５  トップリング
６  液供給管
７  液流出口
８  アノード電極
９  液排出路
１０  液吸入口
Ｗ  ウェハー
Ｗｓ  めっき対象面
６ａ  槽固定部            ６ｂ  固定用鍔部
６ｃ  第一突出部          ６ｄ  第二突出部      ６ｅ  柱状連結部
【図１】
0003716242.tif 000003
【図２】
0003716242.tif 000004
【図３】
0003716242.tif 000005