(57)【要約】【課題】  電解めっきを施す基板表面に均一な膜厚を形成するめっき方法及びめっき装置を提供する。【解決手段】  めっき槽２の底部２ａに開口部２ｂが設けられ、開口部２ｂにはその周縁に沿ってカソード３が配設されている。めっき装置１の底面より下側に、ウエハホルダ５が上下移動可能に設けられている。めっき槽２の側壁の最下部にはめっき液６の供給口７と排出口８が配設されている。カソード３の対向電極となるアノード１１がアノードボックス９の中に収納され、アノードボックス９がめっき槽２の内部の上方に固定されている。カソード３とアノード１１の間に直流電源が接続されている。めっき槽２の中にはめっき液６に微弱電流を流すための一対の補助電流用電極線１５，１６が配設され、さらにめっき液６を撹拌するためのパドル１０が配置されている。めっき槽２の底部２ａにはエアー噴出装置１３と、エアーで吹き飛ばしためっき液を吸引する吸引装置１４とが配置されている。【選択図】    図１
2005200675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽の底面に開口部を設け、該開口部の周縁にカソードを設け、被処理基板を前記開口部に移動自在に配置し、該カソードと対向電極となるアノードを前記めっき槽内に設けためっき装置を用いためっき方法であって、
前記被処理基板を下方向に移動して前記開口部を開く段階と、
前記被処理基板の下降中に前記開口部を横切るように気体及び／又は液体を噴出する段階とを有するめっき方法。
【請求項２】
前記開口部の下側に在る気体及び／又は液体を吸い取る段階をさらに有する請求項１に記載のめっき方法。
【請求項３】
前記開口部を横切った気体及び／又は液体を吸い取る段階をさらに有する請求項１に記載のめっき方法。
【請求項４】
めっき液を収容するめっき槽と、
該めっき槽の底面に形成された開口部と、
該開口部の周縁に設けられたカソードと、
前記めっき槽内に前記カソードに対向するように固定されたアノードと、
被処理基板を上下方向に移動して前記開口部を開閉するための移動手段と、
前記開口部の近傍に配置され、前記開口部を横切るように気体及び／又は液体を噴出する噴出装置とを備えためっき装置。
【請求項５】
前記開口部に対して前記噴出装置と反対側に、気体及び／又は液体を吸い取る吸取り装置をさらに備えた請求項４に記載のめっき装置。
【請求項６】
前記めっき槽内に前記めっき液を撹拌する撹拌手段をさらに備えた請求項４または５に記載のめっき装置。
【請求項７】
前記アノードが箱体に収納され、該箱体の前記カソードと対向する面がメッシュ部材で構成されている請求項４から６のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項８】
前記めっき槽に対する前記めっき液の供給および排出と、前記移動手段および前記噴出装置の動作とを制御する制御手段を有し、
前記制御手段が、前記めっき槽内のめっき液を排出し、少なくとも被処理基板が下降中に、前記噴出装置から気体及び／又は液体を噴出するように制御する請求項４から７のいずれかに記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子部品用基板、ＩＣ用ウエハ、薄膜磁気ヘッド用ウエハなどの平板状の基板に電解めっきを施すめっき方法及びめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような基板の表面にめっき膜を形成するための従来のめっき装置を図８に示す。この図に示すめっき装置ではウエハホルダ１０４が上昇した状態で、ウエハホルダ１０４上に保持された基板またはウエハ１０３がめっき槽１０１下部の開口部１０１ａを塞ぐとともに、カソード１０２に電気的に接触する。めっき槽１０１にめっき液１０７が収納されていて、めっき槽１０１下部の供給口１０８および排出口１０９から供給および排出可能である。めっき槽１０１内部にアノード１０５がカソード１０２と対向配置されている。
【０００３】
このような状態で直流電源１０６を作動させてアノード１０５とカソード１０２の間に電流を流すことにより、カソード１０２と電気的に接続された基板またはウエハ１０３の表面に対して電解めっきが施される。
【０００４】
めっき処理終了後、直流電源１０６が停止し、めっき槽１０１内のめっき液１０７が排出口１０９から排出される。めっき槽の１０１内のめっき液１０７を排出する間はめっき液１０７に微弱電流を流し、めっき膜が施された基板またはウエハ１０３の表面がめっき液１０７でエッチングされないようにしている。
【０００５】
その後、ウエハホルダ１０４が下降し、めっき膜を成膜した基板またはウエハ１０３がその表面に残っているめっき液を純水で洗い流した後にウエハホルダ１０４から取外される。
【０００６】
しかし、上述した従来例では、めっき液１０７を排出しためっき槽１０１からウエハホルダ１０４を下降させているとき、ウエハホルダ１０４と対向配置されているアノード１０５やカソード１０２の内側縁からめっき液が、基板またはウエハ１０３の表面に成膜しためっき膜に垂れ落ちることがある。基板またはウエハ１０３の表面を洗浄するまでに、基板またはウエハ１０３の表面に成膜しためっき膜にめっき液が付着すると、めっき液が一般に強酸であるため、めっき膜で溶解し膜厚にむらが生じる。
【０００７】
本発明の技術分野では半導体配線パターンの微細化につれてめっき膜はますます薄膜化の傾向にあり、膜厚の管理は大変厳しくなっている。
【０００８】
上記従来例のようなめっき液の垂れ落ちが生じにくい技術として特許文献１に記載のめっき装置がある。図９は特許文献１に記載のめっき装置を示す断面図である。
【０００９】
このめっき装置では図９に示すようにめっき槽２０１に常時めっき液２０２が収容されている。めっき槽２０１内には昇降自在に蓋体２０３が備えられ、蓋体２０３の下面にアノード電極２０４が固定されている。めっき槽２０１の底面には開口部２０５が設けられている。開口部２０５の周縁にカソード電極２０８が配設されている。蓋体２０３は、めっき開始前およびめっき終了時に下降して開口部２０５を閉塞する。めっき処理時は、ウエハホルダ２０６の上昇によって基板またはウエハ２０７が開口部２０５を閉塞するとともにカソード電極２０８と電気的に接続され、蓋体２０３およびアノード電極２０４はめっき槽２０１内を上昇して、所定の高さで水平に回転する。
【００１０】
上記めっき装置ではめっき終了時にはめっき槽２０１の底面の開口部２０５を蓋体２０３で閉塞し、その後ウエハホルダ２０６とともに基板またはウエハ２０７を開口部２０５の位置から下降させるので、基板またはウエハ２０７をウエハホルダ２０６から取外すまでにめっき液２０２がアノード電極２０４から垂れ落ちる心配がない。
【特許文献１】特開２００１−１７２７９４号公報（段落番号［0013］〜［0015］、図１〜３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載のめっき装置では、アノードの表面がめっき装置の外側に露出する状態がある。このとき、めっき液で濡れていたアノード表面に完全に乾いた部分が出来てしまうと、再びめっき液に浸かったときにその乾いた部分がめっき液に溶けにくくなる。その結果アノード表面にめっき液に溶けやすい部分と溶けにくい部分が生じる。
【００１２】
このようにアノード表面に溶け易さのむらが生じると、カソード表面にも電位むらができ、ウエハ表面において均一な膜厚を形成できなくなる。
【００１３】
さらに、特許文献１のめっき装置はアノードを昇降させる構成であるので、装置構成が複雑になる。また、アノードの上昇位置を正確に決めないとめっき処理毎に膜厚が安定しない要因もある。
【００１４】
また、上述したような２つの従来例では電解めっきを実施しているときに固形金属のアノードから金属粒が剥がれ落ちてウエハ表面に付着すると、ウエハ上のめっき膜の品質を劣化させてしまう問題もある。
【００１５】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題に鑑み、電解めっきを施す基板表面に均一な膜厚を形成するめっき方法及びめっき装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、めっき槽の底面に開口部を設け、該開口部の周縁にカソードを設け、被処理基板を前記開口部に移動自在に配置し、該カソードと対向電極となるアノードを前記めっき槽内に設けためっき装置を用いためっき方法であって、前記被処理基板を下方向に移動して前記開口部を開く段階と、前記被処理基板の下降中に前記開口部を横切るように気体及び／又は液体を噴出する段階とを有することを特徴とする。
【００１７】
このめっき方法は前記開口部の下側に在る気体及び／又は液体を吸い取る段階をさらに有することが好ましく、さらに、前記開口部を横切った気体及び／又は液体を吸い取る段階を有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明のめっき装置は、めっき液を収容するめっき槽と、該めっき槽の底面に形成された開口部と、該開口部の周縁に設けられたカソードと、前記めっき槽内に前記カソードに対向するように固定されたアノードと、被処理基板を上下方向に移動して前記開口部を開閉するための移動手段と、前記開口部の近傍に配置され、前記開口部を横切るように気体及び／又は液体を噴出する噴出装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記のめっき装置は前記開口部に対して前記噴出装置と反対側に、気体及び／又は液体を吸い取る吸取り装置をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記めっき槽内に前記めっき液を撹拌する撹拌手段をさらに備えたことが好ましい。
【００２１】
さらに、前記アノードが箱体に収納され、該箱体の前記カソードと対向する面がメッシュ部材で構成されていることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記めっき槽に対する前記めっき液の供給および排出と、前記移動手段および前記噴出装置の動作とを制御する制御手段を有し、
前記制御手段が、前記めっき槽内のめっき液を排出し、少なくとも前記被処理基板の下降中に、前記噴出装置から気体及び／又は液体を噴出するように制御することが好ましい。
【００２３】
上記のとおりの発明では、被処理基板のめっき処理が終了し、めっき槽内のめっき液が排出される。その後、被処理基板の下方への移動によってめっき槽底面の開口部が開き、開口部の近傍の気体噴出装置から開口部を横切るように気体及び／又は液体を噴出する。これにより、カソードやめっき槽内のアノードに残っているめっき液がめっき槽底面の開口部を通って垂れ落ちても、そのめっき液の液滴が気体によって吹き飛ばされ、被処理基板の上空から排除できる。さらに、吹き飛ばした液滴を吸取り装置により吸い取ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、めっき槽底面の開口部の片側から気体及び／又は液体を噴出する構成をとることにより、被処理基板が下降してめっき槽の開口部が開いているとき、カソードの内側縁やアノードからめっき液が垂れ落ちても、開口部を通っためっき液の液滴を気体及び／又は液体によって吹き飛ばすことができる。このため、被処理基板の表面に付着しないようにめっき液滴を被処理基板の上方空間から排除することができる。
【００２５】
さらに、開口部に対して噴出装置とは反対側に吸取り装置を設けたことにより、気体及び／又は液体で吹き飛ばされた液滴を確実に捕捉し、被処理基板表面へのめっき液滴の付着を防止することができる。これにより、被処理基板表面に形成されためっき膜がめっき液滴でエッチングされることが起こらず、均一な厚さのめっき膜が形成された被処理基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態によるめっき装置を示す断面図、図２は図１に示したアノードボックスの透視図、図３は図１に示したエアー噴出装置の取り付け状態を示す図である。
【００２８】
図１及び図２に示すように本実施形態のめっき装置１はめっき槽２を備え、めっき槽２の底部２ａに開口部２ｂが設けられている。開口部２ｂにはその周縁に沿ってカソード３が配設されている。めっき装置１の底面より下側に被処理基板であるウエハ４を保持するウエハホルダ５が設置されている。ウエハホルダ５の下部にはウエハホルダ５を上下方向に移動するエアシリンダやモータなどの不図示の移動手段が取り付けられている。この移動手段は、ウエハホルダ５を上方に移動し、上面に保持されたウエハ４をカソード３に押し付けて電気的に接触させる手段である。
【００２９】
めっき槽２の側壁の最下部にはめっき槽２内にめっき液６を供給する供給口７と、めっき槽２の外に排出する排出口８とが配設されている。
【００３０】
カソード３の対向電極となるアノード１１がアノードボックス９の中に収納され、このアノードボックス９がめっき槽２の内部の上方に固定されている。アノード１１をアノードボックス９内に収納したのは、固形金属（例えばＮｉ）であるアノード１１がめっき液によって溶けた際にアノード１１から微小な金属粒が剥がれ落ちてウエハ４の表面に付着しないようにするためである。上記の金属粒をアノードボックス９の外には出さずめっき液だけをアノードボックス９の中に入れるために、アノードボックス９のカソード３に対向する面がメッシュ部材１２で構成されている。また、アノードボックス９やメッシュ部材１２には強酸のめっき液に腐食しない材質例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ガラス、塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン：商品名）などを使用する。
【００３１】
カソード３とアノード１１の間に不図示の直流電源が電気的に接続され、カソード３にマイナス電位が印加されアノードボックス９内のアノード１１にプラス電位が印加される。
【００３２】
めっき槽２の中には、めっき液６に微弱電流を流すための一対の補助電流用電極線１５，１６が配設されている。
【００３３】
めっき槽２内にはめっき液６を撹拌するための撹拌手段であるパドル１０が配置され、かつ左右方向に移動自在となっている。このパドル１０の移動によりめっき液６を撹拌することで、カソード３とアノードボックス９のアノードとの間に流れる電流密度を均一してウエハ４に成膜する膜厚がばらつかないようにする。
【００３４】
めっき槽２の底部２ａにはエアー噴出装置１３が配置されている。さらに、エアー噴出装置１３と対向する位置には、エアーで吹き飛ばしためっき液を吸引する吸引装置１４が配置されている。エアー噴出装置１３および吸引装置１４の材質もアノードボックス９と同様の材料が好ましい。また、エアー噴出装置１３によりエアーを噴出するが、エアーに限らず、液体もしくは気体またはこれらの混合物であればよい。例えば噴出物は窒素もしくは水またはこれらの混合物を使用することができる。
【００３５】
エアー噴出装置１３のエアー噴出方向は、図３に矢印Ａで示すように開口部２ｂの開口面と平行な方向と、図３に矢印Ｂで示すようにカソード３の内側縁を目標とする方向である。
【００３６】
エアー噴出装置１３のエアー噴出方向の一部をカソード３の内側縁に向けるのは、カソード３の内側縁にぶら下がっためっき液が垂れ落ちる前にめっき液を吹き飛ばすためである。つまり、カソード３の内側縁からめっき液が垂れ落ちてめっき液の落下速度が増すと、エアーによってウエハ４の上空からめっき液を吹き飛ばしきれず、ウエハ４の表面にめっき液を付着するおそれがあるからである。
【００３７】
なお、めっき装置１は直流電源や、めっき液６の供給と排出、ウエハホルダ５の移動手段、パドル１０、エアー噴出装置１３、吸引装置１４などの動作を制御する制御手段（不図示）を備える。
【００３８】
次に、図４〜図７を参照して、上述しためっき装置１によってウエハ４にめっき膜を成膜する手順を説明する。図４〜図７はめっき装置１によってめっき膜を成膜するときの工程図である。
【００３９】
まず、図４に示すようにウエハホルダ５上にウエハ４が不図示の搬送装置によって載置される。その後、ウエハホルダ５が上昇し、図５に示すようにウエハ４がめっき槽２下部のカソード３に電気的に接触して開口部２ｂを塞ぐ。その後、排出口８を閉じた状態で供給口７からめっき液６が供給され、アノードボックス９がめっき液６に浸る。めっき槽２内のめっき液量が一定になったら排出口８を開き、めっき液６の排出量を供給量と同じにする。
【００４０】
次にパドル１０が左右に往復移動してめっき液６が撹拌される。
【００４１】
そして、不図示の直流電源を入れてカソード３とアノードボックス９のアノードとの間に電流を流すことで、カソード３と電気的に接続されたウエハ４の表面に対して電解めっきが実施される。
【００４２】
めっき処理終了後、不図示の直流電源が停止し、めっき槽２の供給口７が閉じられ、めっき槽２内のめっき液６が排出口８から強制的に吸引、排出される。この吸引排出に伴い、アノードボックス９の中にＮ2ガスを圧送することでアノードボックス９からもめっき液６が排出される。さらに、めっき液６を排出している間は、めっき槽２の底面まで延びている補助電流用電極線１５，１６によってめっき液６に微弱電流が流される。これにより、アノードボックス９よりもめっき液６の液面が下がってアノード１１とカソード３の間に電流を流せない状態になり、ウエハ４の表面に形成されためっき膜がめっき液６によってエッチングされることを防止する。
【００４３】
その後、ウエハホルダ５が下降し、この下降中にエアー噴出装置１３からエアーが噴出し、エアー噴出装置１３と対向配置された吸引装置１４によって吸引される。これにより、開口部２ｂから外に垂れ落ちるめっき液の液滴がエアーによって飛ばされて吸引装置１４に吸い込まれる。この結果、ウエハ４の表面にめっき液の液滴が付着しない。
【００４４】
ウエハホルダ５が最下点まで下降したら、めっき膜が成膜されたウエハ４の表面が純水で洗い流され、その後不図示の搬送装置によりウエハホルダ５から取外される。なお、純水によるウエハ表面の洗浄工程はウエハホルダ５の下降中に実施してもよい。
【００４５】
上述した実施形態では、開口部２ｂの片側からエアー噴出装置１３によりエアーを噴出する構成をとることで、ウエハホルダ５が下降してめっき槽２の開口部２ｂが開いているとき、カソード３の内側縁やアノードボックス９からめっき液が垂れ落ちても、このめっき液の液滴がエアーによって吹き飛ばされるので、ウエハの表面に付着しないようにめっき液滴をウエハの上方空間から排除することができる。
【００４６】
さらに、開口部２ｂに対してエアー噴出装置１３とは反対側に吸引装置１４を設けたことにより、エアーで吹き飛ばされた液滴を確実に捕捉することができるので、ウエハ表面へのめっき液滴の付着を防止することができる。これにより、ウエハ表面に形成されためっき膜がめっき液滴でエッチングされ、所定の膜厚を損なうという問題が起こらない。
【００４７】
なお、上述した実施形態ではエアー噴出装置１３から噴出させるエアーに代えて、アノードボックス９に供給するＮ2ガスを使用してもよい。このように構成すると、ガス配管を減らすことができる。
【００４８】
また、エアーをエアー噴出装置１３から噴出して吸引装置１４により吸引する方法を説明したが、めっき液排出後にウエハホルダ５を下降して開口部２ｂを開いた後にエアーの噴出と吸引を実施さえすれば、エアー噴出とエアー吸引の順番は問わず、また同時であってもよい。
【００４９】
また、エアー噴出装置１３から噴出したエアーを吸引する構成を示したが、本発明は吸引以外の方法に限らず、噴出した液体もしくは気体またはこれらの混合物を吸着したり吸収したり、あるいは他へ飛び散らないようにブロックするものでもよい。このような吸引以外の方法を実現する手段として板、メッシュ状のもの、布状のものが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態によるめっき装置を示す断面図である。
【図２】図１に示したアノードボックスの透視図である。
【図３】図１に示したカソード周辺の一部を示す拡大図である。
【図４】図１に示しためっき装置によるめっき処理の手順を説明するための工程図である。
【図５】図１に示しためっき装置によるめっき処理の手順を説明するための工程図である。
【図６】図１に示しためっき装置によるめっき処理の手順を説明するための工程図である。
【図７】図１に示しためっき装置によるめっき処理の手順を説明するための工程図である。
【図８】従来のめっき装置を示す断面図である。
【図９】特許文献１に記載のめっき装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    めっき装置
２    めっき槽
２ａ    底部
２ｂ    開口部
３    カソード
４    ウエハ
５    ウエハホルダ
６    めっき液
７    供給口
８    排出口
９    アノードボックス
１０    パドル
１１    アノード
１２    メッシュ部材
１３    エアー噴出装置
１４    吸引装置
１５，１６    補助電流用電極線
【図１】
2005200675.tif 000003
【図２】
2005200675.tif 000004
【図３】
2005200675.tif 000005
【図４】
2005200675.tif 000006
【図５】
2005200675.tif 000007
【図６】
2005200675.tif 000008
【図７】
2005200675.tif 000009
【図８】
2005200675.tif 000010
【図９】
2005200675.tif 000011