(57)【要約】【課題】  めっき装置に関し、めっき前の条件出しが不要で、均一なめっき膜厚を得ることのできるめっき装置を提供することを目的とする。【解決手段】  めっき装置１０は、めっき槽１２と、めっき槽に配置されたアノード１４とカソード１６とを備え、カソード１６は少なくとも２つの部分１６Ａ，１６Ｂに分割され、分割されたカソードの部分に流れる電流が電流計２２，２４によって測定された電流に基づいてフィードバック制御され、それぞれに調節される構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽と、該めっき槽に配置されたアノードとカソードとを備え、該カソードは少なくとも２つの部分に分割され、該分割されたカソードの部分に流れる電流をそれぞれに調節する手段を含むことを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
該アノードは少なくとも２つの部分に分割され、該アノードの分割された少なくとも２つの部分に対してそれぞれに電源が設けられる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】
該カソードは円形の部分及びそれを取り囲むドーナツ状の部分を有することを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
【請求項４】
該カソードは実質的な直線によって分割されていることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体のダマシンプロセスや磁気ヘッドの製造プロセス、プリント配線基板の配線形成プロセスなどにおいて、めっき法による成膜が行われている。めっき法は、他のスパッタ法やＣＶＤ法に比べて製造設備が安価でコスト面でのメリットが大きい。
【０００３】
電界めっき法による成膜では、アノードとカソードの間に電流を流してめっき膜の成膜を行う。図６は従来のメッキ装置を示す図である。Ｋはカソード、Ａはアノードである。矢印は電気力線を示す。従来から、カソードの外周部に電気力線が集中するためにカソードの外周部の方が中央部よりもメッキ膜が厚くなることが知られている。
【０００４】
この問題を解決するために、電気力線の回りに環状の遮蔽板を配置したり、カソードの回りに補助カソードを配置したりして、メッキ膜厚が均一になるように工夫している。
【０００５】
ところが、遮蔽板によるめっき膜厚の均一化では、めっき条件やカソードのパターンに従って遮蔽板を一つ一つ作り直さなければいけないために、多種類のめっきを行う場合には不向きである。また、補助カソードによるめっき膜厚の均一化では、補助カソードについためっき膜を定期的に除去する必要がある。補助カソードを取り外して付着しためっきをエッチングして除去すると、補助カソードの付け替えの時間とエッチングの時間が必要になり、工数が増える。補助カソードに逆の電流を流して、めっき液中に付着物を溶解させる方法もあるが、急速に溶解させるとめっき液中の添加物が分解し、めっき膜を劣化させるおそれがあり、ゆっくりと溶解させると、工数がかかる。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、アノードを複数の部分に分割し、それぞれのアノードの部分に流れる電流を調整することによって、めっき膜厚を均一にする提案がある（特許文献１，２，３参照）。例えば、特許文献３によれば、アノードは円形の中央部分と、その回りのドーナツ形の外周部分の２つに分割される。ドーナツ形の外周部分の電流を少なくするにつれて、カソードの外周部に集まる電気力線は減少し、めっき膜厚を均一化することができる。あるいは、特許文献１，２によれば、アノードをマトリックス状に多数の部分に分割し、それぞれに流れる電流を独立して制御することで、複雑なカソードに対しても、めっき膜の均一化が可能になる。
【０００７】
ところが、従来技術のいずれも、めっき作業を実施する前に、ダミーのめっき作業を行い、ダミーのめっき膜の厚さを測定したりして、その後で行う実際のめっき作業のめっき条件を調整することが必要であった。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１７３７００号公報
【特許文献２】特開平７−１０２４００号公報
【特許文献３】特開２００１−３１６８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的はこのようなめっき前の条件出しが不要で、均一なめっき膜厚を得ることのできるめっき装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるめっき装置は、めっき槽と、該めっき槽に配置されたアノードとカソードとを備え、該カソードは少なくとも２つの部分に分割され、該分割されたカソードの部分に流れる電流をそれぞれに調節する手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、カソードを２つ以上の部分に分割し、それぞれに流れる電流を測定する。電流値はカソード面積が既知であればめっきレート（単位時間当りの膜厚）に換算できる。（めっき効率は一定とすると、めっきレート×時間でめっき膜厚になる。）すなわち、分割されたそれぞれのカソードの部分に流れる電流値を見れば、最終的なめっき膜厚がめっき中に分かる。このことを利用すれば、例えば、分割されたカソードの部分に流れる電流値をフィードバックして、分割されたアノードの部分の電流設定や、補助カソードの電流値を調整することで、めっき中に分割されたカソードの部分のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができる。このようにして、めっき前の条件出しをすることなく、めっき中にカソード各部分のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例によるめっき装置を示す図である。図２は図１のカソードとアノードを示す図である。図１及び図２において、めっき装置１０はめっき液を含むめっき槽１２を含む。アノード１４とカソード１６がめっき装置１０に配置される。
【００１３】
アノード１４とカソード１６はそれぞれ複数の部分、すなわち少なくとも２つの部分に分割されている。図示の実施例においては、アノード１４は、円形の中央部１４Ａと、中央部１４Ａの回りのドーナツ状の外周部１４Ｂとを有する。カソード１６は、アノード１４と対応して、円形の中央部１６Ａと、中央部１６Ａの回りのドーナツ状の外周部１６Ｂとを有する。
【００１４】
第１の電源１８がアノード１４の中央部１４Ａとカソード１６（中央部１６Ａ及び外周部１６Ｂ）を結ぶ第１の配線に配置される。第２の電源２０がアノード１４の外周部１４Ｂとカソード１６（中央部１６Ａ及び外周部１６Ｂ）を結ぶ第２の配線に配置される。さらに、第１の電流計２２が、カソード１６Ａに流れる電流のみを測定するように、第１の電源１８のマイナス側とカソード１６の中央部１６Ａとの間に配置され、第２の電流計２４が、カソード１６Ｂに流れる電流のみを測定するように、第２の電源２０のマイナス側とカソード１６の外周部１６Ｂとの間に配置される。
【００１５】
制御装置２６は、第１の電流計２２及び第２の電流計２４の出力が入力され、カソード１６の中央部１６Ａの電流とカソード１６の外周部１６Ｂの電流値に従って、第１の電源１８及び第２の電源２０をフィードバック制御する。第１の電源１８及び第２の電源２０は、（カソード１６の中央部１６Ａ側のめっきレートを大きくする）アノード１４の中央部１４Ａの電流と、（カソード１６の外周部１６Ｂ側のめっきレートを大きくする）アノード１４の外周部１４Ｂの電流に対して、それぞれ、別個に設けられている。そして、カソード１６の中央部１６Ａに流れる電流の値と、カソード１６の外周部１６Ｂに流れる電流の値とに基づいて、（カソード１６の中央部１６Ａおよび外周部１６Ｂに流れる電流を調節するように、）アノード１４の中央部１４Ａおよびアノード１４の外周部１４Ｂの電流を制御する構成になっているので、第１の電源１８及び第２の電源２０は制御装置２６の制御の下でカソード１６の分割された部分１６Ａ，１６Ｂにおけるめっきレートを、めっき前の条件出しをすること無しに調整することができる。
【００１６】
アノード１４は金属部材として構成される。カソード１６は例えばシリコンチップに設けた金属膜として構成される。この場合、シリコンチップを物理的に分割する必要はなく、シリコンチップに設けた金属膜を電気的に分割すればよい。
【００１７】
カソード１６は例えば次のようにして構成される。６インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてＣｕ膜をスパッタ法で全面に形成する。このＣｕ膜がカソード１６となる。Ｃｕ膜を図２に示すようにパターニングして、カソード１６を直径３インチの円形の中央部１６Ａと外周直径６インチで内周直径３インチのドーナツ状の外周部１６Ｂの２つに分割する。そして、中央部１６Ａと外周部１６Ｂのそれぞれに流れる電流をモニタできるように第１及び第２の電流計２２，２４を取り付ける。
【００１８】
さらに、レジストを用いて、シリコンウエハ上のＣｕ膜にめっき用のパターニングを行う。次に、アノード１４を直径３インチの円形の中央部１４Ａと、外周直径６インチと内周直径３インチのドーナツ状の外周部１４Ｂの２つに分割し、第１及び第２の電源１８，２０をそれぞれ独立して取り付ける。
【００１９】
作用において、第１及び第２の電流計２２，２４はそれぞれにカソード１６の中央部１６Ａ及び外周部１６Ｂに流れる電流を計測し、その計測値は制御装置２６に入力される。制御装置２６はその計測値を基にカソード１６の中央部１６Ａと外周部１６Ｂに流れる電流密度（電流値／めっき面積）が一定になるように第１及び第２の電源１８，２０の電流値のフィードバック制御を行う。
【００２０】
例えば、アノード１４の中央部１４Ａに７０％（任意の電流値を１００％とする）の電流を流し、外周部１４Ｂに３０パーセントの電流を流したときに、カソード１６の中央部１６Ａと外周部１６Ｂの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、本発明によると、中央部１６Ａと外周部１６Ｂとで、めっき膜厚のバラツキは±１０パーセント以内であった。
【００２１】
一方、参考例として、従来の方法において、６インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてＣｕ膜をスパッタ法で全面に形成し、さらに、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行い、そのままの状態でめっきを行ったところ、シリコンウエハの外周部が中央部に比べて３０％程度厚くなった。このように、従来の方法では±３０パーセント程度のめっき膜厚のバラツキがあったが、本発明によるとめっき膜厚のバラツキは±１０パーセント以内であった。
【００２２】
図３はカソードとアノードの変形例を示す図である。アノード１４は、直線によって、上部１４Ａと、下部１４Ｂに分割される。カソード１６は、アノード１４と対応して、直線によって、上部１６Ａと、下部１６Ｂに分割される。カソード１６は円の直径又は弦を境界として分割されている。
【００２３】
この場合、６インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてＣｕ膜をスパッタ法で全面に形成する。Ｃｕ膜を図３に示すようにパターニングして、カソード１６を上部１６Ａと下部１６Ｂの２つに分割する。そして、それぞれに流れる電流をモニタできるように第１及び第２の電流計２２，２４を取り付ける。さらに、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行う。次に、６インチのアノード１４を上部１４Ａ及び下部１４Ｂに分割する。
【００２４】
カソード１６の上部１６Ａと下部１６Ｂに流れる電流密度（電流値／めっき面積）が一定になるように、アノード１４の上部１４Ａと下部１４Ｂに流れる電流値を調節したところ、アノード１４の上部１４Ａに６０％、下部１４Ｂに４０パーセントの電流を比率で流したときに、カソード１６の上部１６Ａと下部１６Ｂの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、従来の方法では±２０パーセント程度のバラツキがあったが、本発明によるとバラツキは±１０パーセント以内に低減された。
【００２５】
この場合、従来の参考例としては、６インチのシリコンウエハにめっき用のシードとしてＣｕ膜をスパッタ法で全面に形成し、レジストを用いて、めっき用のパターニングを行った。ここで、シリコンウエハの上半分のパターン面積が広く（開口率１５％）、下半分のパターン面積が狭い（開口率１０％）のパターンを用いた。そのままの状態でめっきを行ったところ、ウエハの上半分のめっき膜厚に比べ、ウエハの下半分のめっき膜厚が約２０％厚かった。
【００２６】
図４はアノードの変形例を示す図である。上記したアノード１４の代わりに、アノード１４はマトリックス状に配置された複数の部分１４Ｃに分割されている。複数の部分１４Ｃにそれぞれに接続される複数の電源を含む。この構成によれば、カソード１６の複数の部分の電流をより細かく制御して、さらに膜厚の均一化を図ることができる。
【００２７】
図５は変形例によるめっき装置を示す図である。図１及び図２のめっき装置１０と同様に、図５のめっき装置１０は、めっき槽１２と、アノード１４と、カソード１６を含み、アノード１４とカソード１６はそれぞれ複数の部分に分割されている。アノード１４は、円形の中央部１４Ａと、中央部１４Ａの回りのドーナツ状の外周部１４Ｂとを有する。カソード１６は、円形の中央部１６Ａと、中央部１６Ａの回りのドーナツ状の外周部１６Ｂとを有する。さらに、第１及び第２の電源１８，２０、第１及び第２の電流計２２，２４、並びに、制御装置２６が設けられる（図１参照）。
【００２８】
図５においては、カソード１６の回りにドーナツ状の補助カソード２８が設けられている。補助カソード２８は独立した電源及び電流計に接続される。カソード１６の中央部１６Ａと外周部１６Ｂに流れる電流密度（電流値／めっき面積）が一定になるように、補助カソード２８に流れる電流値を調節する。例えば、カソード１６の１５０パーセントの電流を補助カソード２８に流したときに、カソード１６の中央部１６Ａと外周部１６Ｂの電流密度が等しくなった。めっき終了後、レジストを剥離し、めっき膜厚を測定したところ、従来の方法では±３０パーセント程度のバラツキがあったが、本発明によるとバラツキは±１０パーセント以内であった。
【００２９】
本発明は、図面を参照して説明した上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において修正を行うことができる。例えば、上記したのとは別の形状にカソードを複数の部分に分割し、それぞれに流れる電流を調節する機構をもつようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、めっき前の条件出しをすることなく、めっき中にカソード各部のめっきレートを調整し、最終的な膜厚を均一にすることができ、めっき膜厚の均一化を図ることができ、製品の信頼性に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の実施例によるめっき装置を示す図である。
【図２】図２は図１のカソードとアノードを示す図である。
【図３】図３はカソードとアノードの変形例を示す図である。
【図４】図４はアノードの変形例を示す図である。
【図５】図５は変形例によるめっき装置を示す図である。
【図６】図６は従来のめっき装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…めっき装置
１２…めっき槽
１４…アノード
１６…カソード
１８…電源
２０…電源
２２…電流計
２４…電流計
２６…制御装置
２８…補助カソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005133113.tif 000006
【図５】
2005133113.tif 000007
【図６】
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