(57)【要約】【課題】積極的に被処理基板表面の電場状態を制御することで、目的とするめっき膜厚の面内分布が得られる電解処理装置及びその電場状態制御方法を提供すること。【解決手段】陽極３８と被処理基板Ｗ間にめっき液１０を満たし、且つ陽極３８と被処理基板Ｗ間にめっき液１０の電気伝導率よりも低い電気伝導率の高抵抗構造体４を設置する。高抵抗構造体４の厚みの調整や、高抵抗構造体４の平面上での形状の調整等により、被処理基板Ｗ表面の電場を制御する。【選択図】図９
2007308807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、
該高抵抗構造体の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項２】
前記外形状の調整は、高抵抗構造体の厚みの調整、高抵抗構造体の平面上での形状の調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項３】
前記高抵抗構造体は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料組み合わせの調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項４】
前記電気伝導率の異なる部材の装着による調整は、電気伝導率の異なる部材によって高抵抗構造体の遮蔽面積を調整することであることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項５】
被処理基板及び／又は被処理基板に対峙する電極を回転することを特徴とする請求項１〜４の内の何れか１項記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項６】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、
前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、
且つ前記高抵抗構造体の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも何れか一つの調整手段によって、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置。
【請求項７】
前記外形状の調整手段は、高抵抗構造体の厚みの調整、高抵抗構造体の平面上での形状の調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項６記載の電解処理装置。
【請求項８】
前記高抵抗構造体は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整手段は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料組み合わせの調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項６記載の電解処理装置。
【請求項９】
前記電気伝導率の異なる部材の装着による調整手段は、電気伝導率の異なる部材によって高抵抗構造体の遮蔽面積を調整することであることを特徴とする請求項６記載の電解処理装置。
【請求項１０】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、
前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、
前記高抵抗構造体はその外周が保持部材によって保持されており、且つ高抵抗構造体と保持部材の間にはこの部分から電解液が漏れて電流が流れるのを防止するシール部材が設けられていることを特徴とする電解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理部材の表面にめっきやエッチング等を施す電解処理装置に関し、特に電解処理装置及びその電場状態制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解処理、特に電解めっきは、金属膜の形成方法として広く利用されている。近年例えば銅の多層配線用の電解銅めっきや、バンプ形成用の電解金メッキなど、半導体産業などでもその有効性（安価、孔埋め特性など）が注目され利用されつつある。
【０００３】
一方、ＬＳＩ用の半導体基板や液晶基板は、年々大面積となる傾向にありそれに伴う弊害も生じてきた。即ち被処理基板表面に電解めっきを施すには、図１９に示すように、被処理基板（以下単に「基板」という）Ｗの表面に導電層を形成し、基板Ｗの外周近傍の導電層上に陰極電位を与えるための接点８１を接触し、一方基板Ｗに対向する位置に陽極８３を設置して陽極８３と基板Ｗ間にめっき液８５を満たし、前記陽極８３と接点８１間に直流電源８７によって電流を流すことで基板Ｗの導電層上にめっきを行う。
【０００４】
しかしながら大面積の基板Ｗの場合、基板Ｗの外周近傍の接点８１から基板Ｗ中央までの導電層の電気抵抗が大きくなり、基板Ｗ面内で電位差が生じ、ひいては各部のめっき速度に差が生じてしまう。即ち図１９には代表的な電解めっきの等価回路が示されているが、回路中には様々な抵抗成分が存在する。
Ｒ１  電源８７−陽極８３間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
Ｒ２  陽極８３における分極抵抗
Ｒ３  めっき液８５抵抗
Ｒ４  陰極（基板Ｗのめっき表面）における分極抵抗
Ｒ５  導電層の抵抗
Ｒ６  接点８１−電源８７間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
【０００５】
図１９から明らかなように、抵抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大きくなると、抵抗Ｒ５の両端に生じる電位差が大きくなり、それに伴うめっき電流の差が生じ、接点８１から遠い位置ではめっき膜成長速度が低下してしまい、導電層の膜厚が薄いと抵抗Ｒ５が更に大きくなってこの現象が顕著に表れてしまう。さらにこの事実は、基板Ｗの面内で電流密度が異なることを意味し、めっきの特性自体（めっき膜の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならない。
【０００６】
なお基板Ｗが陽極になる電解エッチングにおいても電流方向が反対となるだけで同様の問題が生じる。例えば大口径のウエハプロセスではウエハ中央部のエッチング速度が周縁部に比して遅くなる。
【０００７】
以上の問題回避の方法としては導電層の厚さを厚くしたり電気導電率を小さくすることが考えられる。しかしながら基板Ｗはめっき以外の製造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば微細パターン上にスパッタ法で厚い導電層を形成するとパターン内部にボイドが発生し易くなってしまうため、容易に導電層の厚みを厚くしたり導電層の膜種を変更することはできない。
【０００８】
そしてこの欠点を防止するため、本願発明者は図２０に示すように、陽極３８と被処理基板Ｗの間にめっき液１０の電気伝導率よりも小さい電気伝導率の高抵抗構造体４を設置する発明をした。即ちこのように構成すると同図に示すような等価回路となるが、前記図１９に示す等価回路に比べて高抵抗構造体４によって抵抗Ｒｐが追加される。そして抵抗Ｒｐが大きな値となった場合、（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４）／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４＋Ｒ５）は１に近づき、抵抗Ｒ５、即ち導電層の抵抗成分の影響を受けにくくなる。
【０００９】
しかしながら上記高抵抗構造体４としてその全体が均一組成で単純形状（例えば円板等）のものを用いただけでは、必ずしも十分なめっき膜厚の面内分布の制御が望めない場合もあった。即ち上記高抵抗構造体４を用いてもめっき膜厚を完全に均一化しにくい部分（例えば基板Ｗの外周近傍部分）も均一化するように制御したいような場合や、逆にめっき膜厚を基板Ｗ表面の各部それぞれで異なるように制御したいような場合があり、このような場合は単に高抵抗構造体４を介在させるだけでは十分ではなかった。
【特許文献１】特開平１１−２４６９９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１９３４９７号公報
【特許文献３】特開平１１−１５２６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、積極的に電場状態を制御することで、目的とする膜厚の面内分布となるように制御することができる電解処理装置及びその電場状態制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するため本発明にかかる電解処理装置における電場状態制御方法は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、該高抵抗構造体の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。このように被処理基板表面の電場の状態が所望の状態になるように積極的に制御すれば、被処理基板の電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。電解処理がめっき処理の場合は、被処理基板上に形成されるめっき膜厚の均一化を図ったり、被処理基板上のめっき膜厚に任意に分布を持たせたりすることができる。
【００１２】
ここで前記外形状の調整は、高抵抗構造体の厚みの調整、高抵抗構造体の平面上での形状の調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする。
【００１３】
また前記高抵抗構造体は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料組み合わせの調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする。
【００１４】
また前記電気伝導率の異なる部材の装着による調整は、電気伝導率の異なる部材によって高抵抗構造体の遮蔽面積を調整することであることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記被処理基板及び／又は被処理基板に対峙する電極を回転することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、且つ前記高抵抗構造体の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも何れか一つの調整手段によって、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。
【００１７】
ここで前記外形状の調整手段は、高抵抗構造体の厚みの調整、高抵抗構造体の平面上での形状の調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする。
【００１８】
また前記高抵抗構造体は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整手段は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料組み合わせの調整の内の少なくとも何れか一つであることを特徴とする。
【００１９】
また前記電気伝導率の異なる部材の装着による調整手段は、電気伝導率の異なる部材によって高抵抗構造体の遮蔽面積を調整することであることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、前記高抵抗構造体はその外周が保持部材によって保持されており、且つ高抵抗構造体と保持部材の間にはこの部分から電解液が漏れて電流が流れるのを防止するシール部材が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
ところで上記高抵抗構造体４としては、アルミナ製多孔質セラミックスや、炭化シリコンセラミックスがあげられる。また塩化ビニールを繊維状に束ね、これを互いに溶着させたものを用いて形成したもの、またポリビニルアルコールなどの発泡体やテフロン（登録商標）などの繊維を織布や不織布の様態に整形したものを用いて高抵抗構造体を構成してもよい。更に、これらや導体と絶縁体、或いは導体同士を組み合わせた複合体でもよい。また２枚の隔膜の間に、他の種類の電解液をはさんだ構造物で高抵抗構造体を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、被処理部材表面の電場の状態が所望の状態になるように積極的に制御したので、被処理部材の電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔電場状態制御手段として絶縁性部材を用いた実施形態〕
図１は本発明の一実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置は、いわゆるフェイスアップ方式を採用した電解めっき装置であり、被処理基板（以下単に「基板」という）Ｗは上向きに基板載置台３０上に載置されている。基板Ｗの周辺はリング状に形成されたリップシール３４の先端が当接してシールされ、その内側にめっき液１０が充填されている。また基板Ｗ表面のリップシール３４の外方には、基板Ｗ表面の導電層に接触して基板Ｗに陰極電位を印加する接点３６が設置されている。
【００２４】
基板Ｗの上方には所定の隙間を介して円板状の高抵抗構造体４と円板状の陽極３８とが保持部材３２に保持されて設置されている。ここで陽極３８には厚み方向に貫通する多数の細孔３９が設けられ、陽極３８の上には前記各細孔３９にめっき液を分配して供給するめっき液導入管４１が設置されている。
【００２５】
一方高抵抗構造体４はこの実施形態では多孔質セラミックス板（例えば気孔率２０％、平均ポア径５０μｍで厚さが１０ｍｍのＳｉＣ製）４０の内部にめっき液１０を含有させることで構成されている。また陽極３８は保持部材３２と多孔質セラミックス板４０によって完全に被覆された構造となっている。
【００２６】
そして本実施形態においては、多孔質セラミックス板（多孔質物質）４０の外周側面にこれを囲むようにバンド状の絶縁性部材５０を巻きつけている。この絶縁性部材５０の材質としては、例えばフッ素ゴムのような伸縮性材料を用いる。
【００２７】
そしてめっき液導入管４１から陽極３８の細孔３９を通して多孔質セラミックス板４０に加圧供給されためっき液は、多孔質の多孔質セラミックス板４０内に浸透してその内部をめっき液で満たすと共に、その下面から吐出して基板Ｗと多孔質セラミックス板４０の間の空間をめっき液１０で満たす。なおめっき液１０の導入はリップシール３４と多孔質セラミックス板４０の端面との隙間から行ってもよい。この場合はめっき液導入管４１や陽極３８の細孔３９は不要である。
【００２８】
そして陽極３８と基板Ｗ間に所定の電圧を印加して直流電流を流すと、基板Ｗの導電層の表面全体にめっき（例えば銅めっき）が行われていく。本実施形態によれば、陽極３８と基板Ｗの間に多孔質セラミックス板４０を介在しているので、前述のように基板Ｗ表面の接点３６からの距離の相違による各部の抵抗値の違いによる影響を受けにくく、基板Ｗの導電層の表面全体に略均一なめっき（例えば銅めっき）が行われていく。
【００２９】
しかしながら接点３６に近い外周部近傍部分はそれでも電流密度が高くなり、めっき膜厚は他の部分に比べて厚くなる傾向にある。
【００３０】
そこで本実施形態においては、多孔質セラミックス板４０の外周側面に絶縁性部材５０を巻き付けることで、図１に点線で示すように、基板Ｗの外周部近傍に電流が集中するのを阻害してその電流密度を低下させ、基板Ｗの他の部分に向かう電流密度と略同じになるようにしたのである。
【００３１】
図２は上記方法を用いて基板Ｗに銅めっきを行った際の基板Ｗの外周部分近傍の銅めっきの膜厚を測定した結果を示す図である。同図に示すように、絶縁性部材５０の幅Ｌ（図１参照）を変更することで、基板Ｗの外周部近傍の銅めっきの膜厚が変化することがわかる。即ち幅Ｌが長くなればなるほど、基板Ｗの外周部近傍の電流密度が低くなってめっき膜厚が薄くなる。そこで絶縁性部材５０の幅Ｌを所望のもの（例えばＬ＝４ｍｍ）にすることで、基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分と同一にすることができる。このように絶縁性部材５０は幅Ｌの長さにより多孔質セラミックス板４０の外周側面の遮蔽面積を調整するものであるが、絶縁性部材５０の遮蔽面積の調整は幅Ｌのみならず、遮蔽物自体に孔をあけて遮蔽面積を調整してもよい。
【００３２】
なお本発明は必ずしも基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分と同一のめっき膜厚にする場合だけに利用するものではなく、例えば基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分よりも厚くしたいような場合は絶縁性部材５０の幅Ｌを小さくすれば良いし、逆の場合は大きくすれば良い。即ち本実施形態によれば、基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を自由に所望のものに制御することができる。
【００３３】
図３は本発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態において前記図１に示す実施形態と相違する点は、バンド状の絶縁性部材５０を取り付ける代りに、多孔質セラミックス板４０の外周に可動式で筒状の絶縁性部材５０−２を設置した点である。この絶縁性部材５０−２は絶縁性部材保持具５１の下端に設けられている。絶縁性部材保持具５１は図示しない上下動駆動機構によって上下動自在に構成されている。このように構成すれば、絶縁性部材５０−２の位置を上下動させることによって多孔質セラミックス板４０に対して可動して多孔質セラミックス板４０の外周側面の露出面積を調節することにより、基板Ｗの外周部近傍の電流密度を任意に制御することができ、図１に示す実施形態と同様に基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を任意に調整することができる。
【００３４】
図４は本発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態において前記図１に示す実施形態と相違する点は、バンド状の絶縁性部材５０を取り付ける代りに、多孔質セラミックス板４０の外周側面自体に絶縁材料を塗布又は浸透させることで、絶縁性部材５０−３を設けた点である。例えば多孔質セラミックス板４０の外周側面に、絶縁材料としてガラスや樹脂またはシリコンなどを浸透させる。浸透幅及び浸透深さ分布を調節することにより、基板Ｗの外周部近傍の電流密度を任意に制御することができ、図１に示す実施形態と同様に基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を任意に調整することができる。さらに母材（例えばＳｉＣ）の一部を酸化することで電流密度を制御することも可能である。
【００３５】
〔シール部材を用いた実施形態〕
図５は図１に示すと同様の構造の電解めっき装置の多孔質セラミックス板４０の外周部近傍部分を示す要部概略図である。但しこの電解めっき装置には図１に示す絶縁性部材５０は記載されていない。この電解めっき装置においては保持部材３２と多孔質セラミックス板４０の間の隙間がシールされていないので、矢印で示すようにこの隙間部分を通して陽極３８からめっき液が流れ出し、電流の通路が生じる。この電流通路は多孔質セラミックス板４０の内部を通らない通路なので抵抗値が低く、従って電流密度が高くなって基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄くしようとする制御ができなくなる恐れがある。
【００３６】
そこでこの実施形態においては、図６に示すように前記多孔質セラミックス板４０と保持部材３２の間にシール部材６０を設けることで、この部分からのめっき液の漏れを防止して基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄く制御できるようにしている。
【００３７】
なおこの実施形態におけるシール部材６０は断面逆Ｌ字状であり、また絶縁物によって構成されるので、図１に示す絶縁性部材としての作用も併せて持っている。またシール部材６０は、図６（ｂ）にその断面を示すように、保持部材３２と多孔質セラミックス板４０の下面とが接する部分をシールする環状のシール部材部６０１と、図１に示すバンド状の絶縁性部材５０と同様の機能を発揮する絶縁性部材部６０３とを、別部品として各々取り付けることで構成しても良い。
【００３８】
なおこのシール部材６０は、図１以外の各実施形態にも適用できることは言うまでもない。即ち高抵抗構造体４の外周側面と保持部材３２の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材６０を他の各種実施形態に係る電場制御手段と併用することで、さらに効果的な電場制御が行える。
【００３９】
〔電場状態制御手段として陽極と基板との間の電流密度を高くしようとする部分に高抵抗構造体が介在しない部分を設ける実施形態〕
図７は本実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図においては図１に示す実施形態と相違して高抵抗構造体４の外周に絶縁性部材５０を取り付けないで、その代わりに高抵抗構造体４自体の形状自体を変更することでめっき膜厚の制御を行っている。
【００４０】
図８（ａ）〜（ｄ）は図７に示す電解めっき装置に用いる高抵抗構造体４の平面図である。即ちこの実施形態における高抵抗構造体４は、例えば多孔質セラミックス板４０であり、同図（ａ）に示すように多孔質セラミックス板４０の外周形状を多角形にしたり、同図（ｂ）に示すように所定の間隔毎にスリット６５を設けたり、同図（ｃ）に示すように波型（又は歯車型）にしたりしている。これに対して陽極３８と基板Ｗは一点鎖線で示すように円形なので、基板Ｗの外周付近には多孔質セラミックス板４０を介在しないでめっき液１０だけを介在して陽極３８と対向する部分が生じることとなり、多孔質セラミックス板４０が介在する部分に比べて陽極３８と基板Ｗ間の電気抵抗が低下し、基板Ｗの外周部の電流密度が高くなる。従ってこれらの実施形態の場合は、基板Ｗの外周付近のめっき膜厚を、中央付近のめっき膜厚に比べて厚くしたいような場合に利用できる。
【００４１】
また基板Ｗの中央部分など、基板Ｗの外周部分以外の他の部分のめっき膜厚を厚く制御しようとする場合は、図８（ｄ）のように多孔質セラミックス板４０の内部に穴６６を設けることで陽極３８と基板Ｗとの間に多孔質セラミックス板４０が介在しない部分を設けるようにすれば良い。
【００４２】
なお図７に示す電解めっき装置において基板Ｗを回転することで、基板Ｗ全面に渡って均一な膜厚のめっきが行える。基板Ｗの回転に代えて、又は基板Ｗの回転と共に、保持部材３２側を回転させても良い。なお基板Ｗ及び／又は保持部材３２を回転させることは、図７に限られるものではない。
【００４３】
〔電場状態制御手段として高抵抗構造体の厚みに分布を持たせた実施形態〕
図９は本実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置においては、高抵抗構造体４の厚みに二次元的分布を持たせ、これによって基板Ｗ表面における電流密度分布が所望のものとなるように制御し、めっき膜厚を制御している。即ちこの実施形態においては高抵抗構造体４は例えば多孔質セラミックス板４０であり、多孔質セラミックス板４０を円形であって中心部の厚みが周辺部の厚みよりも薄くなるように構成している。このように構成すれば、中央部における陽極３８と基板Ｗ間の抵抗値を周辺部の抵抗値よりも低くできるので、前述したように中心に近いほど薄くなる傾向のめっき膜厚を均一になるように制御することができる。
【００４４】
図１０は多孔質セラミックス板４０が均一厚みのものと、図９に示すような分布厚みのものとを用いて基板Ｗ上にめっきを行った際のめっき膜厚の測定値を比較して示す図である。同図からわかるように図９の多孔質セラミックス板４０を用いた方が、基板Ｗ上のめっき膜厚の均一化が図れることがわかる。なお図１１に示すように図９に示す多孔質セラミックス板４０を逆向き構造にして設置しても、図９の場合と同様の効果が得られる。
【００４５】
同様に図１２に示すように多孔質セラミックス板４０の中央の厚みの方を周辺部の厚みよりも厚くすることによって周辺部のめっき膜厚の方を中央部よりも厚くするようにしても良いし、図１３に示すように多孔質セラミックス板４０に貫通孔６７を設けることで貫通孔６７を設けた部分のめっき膜厚を他の部分に比べて厚くするようにしても良い。また図１４に示すように多孔質セラミックス板４０の外周角部を面取り形状とすることでその厚みを薄くして他の部分よりも電気抵抗を低下させて基板Ｗの外周近傍のめっき膜厚を他の部分よりも厚くするようにしても良い。要は高抵抗構造体４の厚み（厚み＝０も含める）に分布を持たせることで各部のめっき膜厚を所望のものに制御するのであれば良い。
【００４６】
〔電場状態制御手段として多孔質物質の気孔構造に分布を持たせた実施形態〕
図１５は本実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置においては、高抵抗構造体４として気孔構造が二次元分布又は三次元分布を持つ多孔質物質（例えばポーラスセラミックス）４０を用いている。多孔質物質４０は気孔の径や数、配列状態などによってその内部に保持するめっき液の量や保持状態が異なり、これによって抵抗値が相違する。そこでこの実施形態においては、中央付近の気孔構造Ｃ１を外周付近の気孔構造Ｃ２と異ならせ、中央付近の気孔構造Ｃ１の方が低抵抗になるようにしている。このように構成すれば、中央付近の電流密度が増大してその部分のめっきが形成されやすくなる。もちろん逆に外周付近の気孔構造Ｃ２の方が低抵抗となるように構成して外周付近のめっき膜厚を厚くするようにすることもできる。また三種類以上の気孔構造を用いて、より複雑なめっき膜厚の制御を行っても良い。
【００４７】
気孔構造に分布を与える方法としては、図１５に示すように多孔質物質４０の一体成形時に分布を与える方法や、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、多孔質物質４０の内の気孔構造の異なる部分Ｃ１，Ｃ２を別々に成形し、その後組み立てによって一体化する方法などがある。
【００４８】
気孔構造の要素としては、気孔径（例えば５０〜４００μｍの範囲で径を異ならせる）、連続気孔率（気泡同士がつながっている度合い…つながっている方が抵抗値が小さくなる）、屈曲率（つながっている気孔の厚み方向の曲がり具合…曲がりが少ない方が抵抗値は小さくなる）などがある。
【００４９】
気孔構造を異ならせるには、例えばその材質自体を異ならせても良い（例えば樹脂系材料とセラミックス系材料など）。また多孔質物質４０の気孔率の分布を制御する手段として、多孔質物質４０（ここではポーラスセラミックス）の表面若しくは内部の少なくとも一部を封孔処理する（樹脂やシラノール系の塗布型絶縁膜を使用する、母材のＳｉＣを一部酸化するなど）方法もある。また、面一様に封孔処理を施した後に一部の封孔部を開孔して、面内の気孔分布を変える方法もある。
【００５０】
また多孔質物質４０の材料としては、図１７に示すような異方性構造材料もある。即ち図１７（ａ）に示す方向性多孔質構造材料や、図１７（ｂ）に示す繊維型多孔質構造材料などである。これら異方性構造材料を構成する材質としては樹脂、セラミックなどがある。これら異方性構造材料は特定方向に気孔がつながっていて特定方向に電流が流れ易くなっており（別の方向には電流が流れにくくなっている）、電流密度の制御性が向上できる。そして多孔質物質４０の中央付近の気孔構造Ｃ１と外周付近の気孔構造Ｃ２とをこの異方性構造材料を用いて異ならせることで基板Ｗ表面に印加される電流密度分布を所望のものにするようにすることができる。
【００５１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００５２】
例えば上記実施形態では本発明を、いわゆるフェイスアップ方式の電解めっき装置に適用した例を示したが、図１８に示すようないわゆるフェイスダウン方式の電解めっき装置にも適用可能である。即ちこの電解めっき装置は、めっき液１０を保持するカップ状のめっき槽１２を具備し、このめっき槽１２の底部に円板形状の陽極１４を設置し、その上に円板状の高抵抗構造体２４を設置し、めっき槽１２の周囲にこのめっき槽１２の上部からオーバーフローしためっき液１０を回収するめっき液受け１６を配置し、さらにめっき槽１２の上部に設置したリップシール１８の上に基板Ｗを載せ、基板Ｗの下面外周に接点２０を接触させて構成されている。
【００５３】
そして陽極１４の中央に設けた貫通孔１４ａと高抵抗構造体２４の中央に設けた小孔２４ａを介してめっき液を循環させながら、陽極１４と基板Ｗ間に電圧を印加して電流を流せば、基板Ｗの下面上にめっき層が形成されていく。
【００５４】
そして前記各実施形態のように、高抵抗構造体２４の外周に絶縁性部材を設けたり、厚みを変えたり、気孔構造を変えたりすることで、基板Ｗ上に形成されるめっき膜厚の分布を所望の分布にすることができる。
【００５５】
また本発明は、図２１に示すように密閉式の電解めっき装置にも適用可能である。即ちこの電解めっき装置は、箱型のめっき槽１５０を有し、このめっき槽１５０の一方の開口端は、陽極板１５２で閉塞され、他方の開口端は、基板Ｗをめっき槽１５０側に保持した蓋体１５４で開閉自在に閉塞されるようになっている。基板Ｗと陽極板１５２の間には、高抵抗構造体１７６として２枚のメッシュ１６２ａ，１６２ｂによって保持された２枚の隔膜１６０ａ，１６０ｂによって挟まれた高抵抗電解液室１６８を区画形成したものが設置されている。
【００５６】
そしてめっき室１６４にめっき液１７０を、電解液室１６６に電解液（めっき液）１７２をそれぞれ導入し、循環させながら陽極板１５２と基板Ｗ間に電圧を印加して電流を流せば、基板Ｗにめっき層が形成されていく。
【００５７】
そして前記各実施形態のように、高抵抗構造体１７６の面上に絶縁性部材を設けたり、メッシュ１６２ａ，１６２ｂの面を加工して高抵抗電解液室１６８の厚み等の形状を変えることで、基板Ｗ上に形成されるめっき膜厚の分布を所望の分布にすることができる。
【００５８】
なお隔膜１６０ａ，１６０ｂの種類としては、強酸性カチオン交換膜、例えばトクヤマ製ＣＭＳやデュポン社製Ｎ−３５０などを使用するのが一般的であるが、カチオンの選択性を変える、あるいはアニオン交換膜、ノニオン交換膜としてもよい。高抵抗電解液室１６８中の電解質としては（５０〜２００ｇ／ｌ）Ｈ2ＳＯ4が一般的であるが、任意の濃度を選択したり、電解質は硫酸として限定されるものではないのは当然である。
【００５９】
また本発明は更に他の各種構造の電解めっき装置（フェイスアップ、フェイスダウンの何れの方式をも含む）にも適用できることは言うまでもない。さらに上記各実施形態では本発明を電解めっき装置に適用した例を示したが、その代わりに基板を陽極にして行う電解エッチング装置に適用してもよい。
【００６０】
また上記各実施形態においては、被処理基板として円形のものを用い、電界分布も全て同心円状のものを示したが、被処理基板は円形以外の各種形状のものであってもよいし、また電界分布も必要に応じて非同心円状のものであってもよい。例えば被処理基板としてＬＣＤなどの板状（円形以外の形状を含む）のものを用いても良いし、また陰極接点３６はリング状ではなく、一方向から被処理基板に接触するものであっても良い。また陰極接点３６は被処理基板の外周以外の位置に接触させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。
【図２】基板Ｗに銅めっきを行った際の基板Ｗの外周部分近傍の銅めっきの膜厚測定結果を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図５】電解めっき装置の多孔質セラミックス板４０の外周部近傍部分を示す要部概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は図７の電解めっき装置に用いる高抵抗構造体４の平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１０】多孔質セラミックス板４０が均一厚みのものと、図９に示すような分布厚みのものとを用いて基板Ｗ上にめっきを行った際のめっき膜厚の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は異方性構造材料の一例を示す図である。
【図１８】フェイスダウン方式の電解めっき装置を示す図である。
【図１９】従来の電解めっき装置を示す図である。
【図２０】本発明に用いる電解めっき装置の基本構成を示す図である。
【図２１】密閉式の電解めっき装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ  被処理基板
１０  めっき液（電解液）
３０  基板載置台
３２  保持部材
３４  リップシール
３６  接点
３８  陽極
３９  細孔
４  高抵抗構造体
４０  多孔質セラミックス板（多孔質物質）
４１  めっき液導入管
５０  絶縁性部材
５０−２  絶縁性部材
５１  絶縁性部材保持具
５０−３  絶縁性部材
６０  シール部材
６５  スリット
６７貫通孔
Ｃ１，Ｃ２  気孔構造
１２  めっき槽
１４  陽極
１４ａ  貫通孔
１６  めっき液受け
１８  リップシール
２０  接点
２４  高抵抗構造体
２４ａ  小孔
１７６  高抵抗構造体
１５０  めっき槽
１５２  陽極板
１５４  蓋体
１６０ａ，１６０ｂ  隔膜
１６２ａ，１６２ｂ  メッシュ
１６４  めっき室
１６６  電解液室
１６８  高抵抗電解液室
１７０  めっき液
１７２  電解液（めっき液）
【図１】
2007308807.tif 000003
【図２】
2007308807.tif 000004
【図３】
2007308807.tif 000005
【図４】
2007308807.tif 000006
【図５】
2007308807.tif 000007
【図６】
2007308807.tif 000008
【図７】
2007308807.tif 000009
【図８】
2007308807.tif 000010
【図９】
2007308807.tif 000011
【図１０】
2007308807.tif 000012
【図１１】
2007308807.tif 000013
【図１２】
2007308807.tif 000014
【図１３】
2007308807.tif 000015
【図１４】
2007308807.tif 000016
【図１５】
2007308807.tif 000017
【図１６】
2007308807.tif 000018
【図１７】
2007308807.tif 000019
【図１８】
2007308807.tif 000020
【図１９】
2007308807.tif 000021
【図２０】
2007308807.tif 000022
【図２１】
2007308807.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月11日(2007.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、
前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持部材に保持するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、
前記高抵抗構造体として、厚みに所望の分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項２】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、
前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持部材に保持するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、
前記高抵抗構造体として、多孔質物質で構成されると共に気孔構造に所望の分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項３】
前記気孔構造に所望の分布を持たせた高抵抗構造体は、多孔質物質の気孔径に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の気孔率に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の屈曲率に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の異なる材料組み合わせからなる高抵抗構造体であることを特徴とする請求項２に記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項４】
被処理基板及び／又は被処理基板に対峙する電極を回転することを特徴とする請求項１乃至３の内の何れか１項記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項５】
前記被処理基板は、この被処理基板の前記電解液によって処理される面を上向きにしたフェイスアップ方式で電解処理が行われることを特徴とする請求項１乃至４の内の何れかに記載の電解処理装置の電場状態制御方法。
【請求項６】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、
前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、
前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持する保持部材を設置するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、
厚みに分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置。
【請求項７】
陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、
前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、
前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持する保持部材を設置するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、
前記高抵抗構造体として、多孔質物質で構成されると共に気孔構造に分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする電解処理装置。
【請求項８】
前記気孔構造に分布を持たせた高抵抗構造体は、多孔質物質の気孔径に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の気孔率に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の屈曲率に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の異なる材料組み合わせからなる高抵抗構造体であることを特徴とする請求項７に記載の電解処理装置。
【請求項９】
前記電解処理装置は、前記被処理基板の前記電解液によって処理される面を上向きにして電解処理を行うフェイスアップ構造の電解処理装置であることを特徴とする請求項６乃至８の内の何れかに記載の電解処理装置。
【請求項１０】
前記高抵抗構造体は、アルミナ製多孔質セラミックス、又は炭化シリコンセラミックス、又は塩化ビニールを繊維状に束ねて互いに溶着させたもの、又は発泡体、又は繊維を織布や不織布の様態に整形したもの、を用いて構成されていることを特徴とする請求項６乃至９の内の何れかに記載の電解処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理部材の表面にめっきやエッチング等を施す電解処理装置に関し、特に電解処理装置及びその電場状態制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解処理、特に電解めっきは、金属膜の形成方法として広く利用されている。近年例えば銅の多層配線用の電解銅めっきや、バンプ形成用の電解金メッキなど、半導体産業などでもその有効性（安価、孔埋め特性など）が注目され利用されつつある。
【０００３】
一方、ＬＳＩ用の半導体基板や液晶基板は、年々大面積となる傾向にありそれに伴う弊害も生じてきた。即ち被処理基板表面に電解めっきを施すには、図１９に示すように、被処理基板（以下単に「基板」という）Ｗの表面に導電層を形成し、基板Ｗの外周近傍の導電層上に陰極電位を与えるための接点８１を接触し、一方基板Ｗに対向する位置に陽極８３を設置して陽極８３と基板Ｗ間にめっき液８５を満たし、前記陽極８３と接点８１間に直流電源８７によって電流を流すことで基板Ｗの導電層上にめっきを行う。
【０００４】
しかしながら大面積の基板Ｗの場合、基板Ｗの外周近傍の接点８１から基板Ｗ中央までの導電層の電気抵抗が大きくなり、基板Ｗ面内で電位差が生じ、ひいては各部のめっき速度に差が生じてしまう。即ち図１９には代表的な電解めっきの等価回路が示されているが、回路中には様々な抵抗成分が存在する。
Ｒ１  電源８７−陽極８３間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
Ｒ２  陽極８３における分極抵抗
Ｒ３  めっき液８５抵抗
Ｒ４  陰極（基板Ｗのめっき表面）における分極抵抗
Ｒ５  導電層の抵抗
Ｒ６  接点８１−電源８７間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
【０００５】
図１９から明らかなように、抵抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大きくなると、抵抗Ｒ５の両端に生じる電位差が大きくなり、それに伴うめっき電流の差が生じ、接点８１から遠い位置ではめっき膜成長速度が低下してしまい、導電層の膜厚が薄いと抵抗Ｒ５が更に大きくなってこの現象が顕著に表れてしまう。さらにこの事実は、基板Ｗの面内で電流密度が異なることを意味し、めっきの特性自体（めっき膜の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならない。
【０００６】
なお基板Ｗが陽極になる電解エッチングにおいても電流方向が反対となるだけで同様の問題が生じる。例えば大口径のウエハプロセスではウエハ中央部のエッチング速度が周縁部に比して遅くなる。
【０００７】
以上の問題回避の方法としては導電層の厚さを厚くしたり電気導電率を小さくすることが考えられる。しかしながら基板Ｗはめっき以外の製造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば微細パターン上にスパッタ法で厚い導電層を形成するとパターン内部にボイドが発生し易くなってしまうため、容易に導電層の厚みを厚くしたり導電層の膜種を変更することはできない。
【０００８】
そしてこの欠点を防止するため、本願発明者は図２０に示すように、陽極３８と被処理基板Ｗの間にめっき液１０の電気伝導率よりも小さい電気伝導率の高抵抗構造体４を設置する発明をした。即ちこのように構成すると同図に示すような等価回路となるが、前記図１９に示す等価回路に比べて高抵抗構造体４によって抵抗Ｒｐが追加される。そして抵抗Ｒｐが大きな値となった場合、（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４）／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４＋Ｒ５）は１に近づき、抵抗Ｒ５、即ち導電層の抵抗成分の影響を受けにくくなる。
【０００９】
しかしながら上記高抵抗構造体４としてその全体が均一組成で単純形状（例えば円板等）のものを用いただけでは、必ずしも十分なめっき膜厚の面内分布の制御が望めない場合もあった。即ち上記高抵抗構造体４を用いてもめっき膜厚を完全に均一化しにくい部分（例えば基板Ｗの外周近傍部分）も均一化するように制御したいような場合や、逆にめっき膜厚を基板Ｗ表面の各部それぞれで異なるように制御したいような場合があり、このような場合は単に高抵抗構造体４を介在させるだけでは十分ではなかった。
【特許文献１】特開平１１−２４６９９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１９３４９７号公報
【特許文献３】特開平１１−１５２６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、積極的に電場状態を制御することで、目的とする膜厚の面内分布となるように制御することができる電解処理装置及びその電場状態制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するため本発明にかかる電解処理装置の電場状態制御方法は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持部材に保持するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、前記高抵抗構造体として、厚みに所望の分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。
【００１２】
このように被処理基板表面の電場の状態が所望の状態になるように積極的に制御すれば、被処理基板の電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。電解処理がめっき処理の場合は、被処理基板上に形成されるめっき膜厚の均一化を図ったり、被処理基板上のめっき膜厚に任意に分布を持たせたりすることができる。
【００１３】
また本発明の電解処理装置の電場状態制御方法は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に満たした電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持部材に保持するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、前記高抵抗構造体として多孔質物質で構成されると共に気孔構造に所望の分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。
【００１４】
ここで前記気孔構造に所望の分布を持たせた高抵抗構造体は、多孔質物質の気孔径に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の気孔率に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の屈曲率に所望の分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の異なる材料組み合わせからなる高抵抗構造体であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、被処理基板及び／又は被処理基板に対峙する電極を回転することを特徴とする。
【００１６】
また前記被処理基板は、この被処理基板の前記電解液によって処理される面を上向きにしたフェイスアップ方式で電解処理が行われることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の電解処理装置は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持する保持部材を設置するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、厚みに分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。
【００１８】
また本発明の電解処理装置は、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の板状の高抵抗構造体を設け、前記他方の電極と高抵抗構造体とを保持する保持部材を設置するとともに、この保持部材と高抵抗構造体とによって他方の電極全体を被覆し、前記高抵抗構造体として多孔質物質で構成されると共に気孔構造に分布を持たせた高抵抗構造体を設置することにより、被処理基板表面の電場を制御することを特徴とする。
【００１９】
ここで前記気孔構造の異なる高抵抗構造体は、前記気孔構造に分布を持たせた高抵抗構造体は、多孔質物質の気孔径に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の気孔率に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の屈曲率に分布を持たせた高抵抗構造体、或いは多孔質物質の異なる材料組み合わせからなる高抵抗構造体であることを特徴とする。
【００２０】
また前記電解処理装置は、前記被処理基板の前記電解液によって処理される面を上向きにして電解処理を行うフェイスアップ構造の電解処理装置であることを特徴とする。
【００２１】
ところで上記高抵抗構造体４としては、アルミナ製多孔質セラミックスや、炭化シリコンセラミックスがあげられる。また塩化ビニールを繊維状に束ね、これを互いに溶着させたものを用いて形成したもの、またポリビニルアルコールなどの発泡体やテフロン（商標名）などの繊維を織布や不織布の様態に整形したものを用いて高抵抗構造体を構成してもよい。更に、これらや導体と絶縁体、或いは導体同士を組み合わせた複合体でもよい。また２枚の隔膜の間に、他の種類の電解液をはさんだ構造物で高抵抗構造体を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、被処理部材表面の電場の状態が所望の状態になるように積極的に制御したので、被処理部材の電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の参考例及び実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔電場状態制御手段として絶縁性部材を用いた参考例〕
図１はこの参考例を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置は、いわゆるフェイスアップ方式を採用した電解めっき装置であり、被処理基板（以下単に「基板」という）Ｗは上向きに基板載置台３０上に載置されている。基板Ｗの周辺はリング状に形成されたリップシール３４の先端が当接してシールされ、その内側にめっき液１０が充填されている。また基板Ｗ表面のリップシール３４の外方には、基板Ｗ表面の導電層に接触して基板Ｗに陰極電位を印加する接点３６が設置されている。
【００２４】
基板Ｗの上方には所定の隙間を介して円板状の高抵抗構造体４と円板状の陽極３８とが保持部材３２に保持されて設置されている。ここで陽極３８には厚み方向に貫通する多数の細孔３９が設けられ、陽極３８の上には前記各細孔３９にめっき液を分配して供給するめっき液導入管４１が設置されている。
【００２５】
一方高抵抗構造体４はこの参考例では多孔質セラミックス板（例えば気孔率２０％、平均ポア径５０μｍで厚さが１０ｍｍのＳｉＣ製）４０の内部にめっき液１０を含有させることで構成されている。また陽極３８は保持部材３２と多孔質セラミックス板４０によって完全に被覆された構造となっている。
【００２６】
そして本参考例においては、多孔質セラミックス板（多孔質物質）４０の外周側面にこれを囲むようにバンド状の絶縁性部材５０を巻きつけている。この絶縁性部材５０の材質としては、例えばフッ素ゴムのような伸縮性材料を用いる。
【００２７】
そしてめっき液導入管４１から陽極３８の細孔３９を通して多孔質セラミックス板４０に加圧供給されためっき液は、多孔質の多孔質セラミックス板４０内に浸透してその内部をめっき液で満たすと共に、その下面から吐出して基板Ｗと多孔質セラミックス板４０の間の空間をめっき液１０で満たす。なおめっき液１０の導入はリップシール３４と多孔質セラミックス板４０の端面との隙間から行ってもよい。この場合はめっき液導入管４１や陽極３８の細孔３９は不要である。
【００２８】
そして陽極３８と基板Ｗ間に所定の電圧を印加して直流電流を流すと、基板Ｗの導電層の表面全体にめっき（例えば銅めっき）が行われていく。本実施形態によれば、陽極３８と基板Ｗの間に多孔質セラミックス板４０を介在しているので、前述のように基板Ｗ表面の接点３６からの距離の相違による各部の抵抗値の違いによる影響を受けにくく、基板Ｗの導電層の表面全体に略均一なめっき（例えば銅めっき）が行われていく。
【００２９】
しかしながら接点３６に近い外周部近傍部分はそれでも電流密度が高くなり、めっき膜厚は他の部分に比べて厚くなる傾向にある。
【００３０】
そこで本参考例においては、多孔質セラミックス板４０の外周側面に絶縁性部材５０を巻き付けることで、図１に点線で示すように、基板Ｗの外周部近傍に電流が集中するのを阻害してその電流密度を低下させ、基板Ｗの他の部分に向かう電流密度と略同じになるようにしたのである。
【００３１】
図２は上記方法を用いて基板Ｗに銅めっきを行った際の基板Ｗの外周部分近傍の銅めっきの膜厚を測定した結果を示す図である。同図に示すように、絶縁性部材５０の幅Ｌ（図１参照）を変更することで、基板Ｗの外周部近傍の銅めっきの膜厚が変化することがわかる。即ち幅Ｌが長くなればなるほど、基板Ｗの外周部近傍の電流密度が低くなってめっき膜厚が薄くなる。そこで絶縁性部材５０の幅Ｌを所望のもの（例えばＬ＝４ｍｍ）にすることで、基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分と同一にすることができる。このように絶縁性部材５０は幅Ｌの長さにより多孔質セラミックス板４０の外周側面の遮蔽面積を調整するものであるが、絶縁性部材５０の遮蔽面積の調整は幅Ｌのみならず、遮蔽物自体に孔をあけて遮蔽面積を調整してもよい。
【００３２】
なお本参考例は必ずしも基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分と同一のめっき膜厚にする場合だけに利用するものではなく、例えば基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を他の部分よりも厚くしたいような場合は絶縁性部材５０の幅Ｌを小さくすれば良いし、逆の場合は大きくすれば良い。即ち本参考例によれば、基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を自由に所望のものに制御することができる。
【００３３】
図３は他の参考例を示す図である。この参考例において前記図１に示す参考例と相違する点は、バンド状の絶縁性部材５０を取り付ける代りに、多孔質セラミックス板４０の外周に可動式で筒状の絶縁性部材５０−２を設置した点である。この絶縁性部材５０−２は絶縁性部材保持具５１の下端に設けられている。絶縁性部材保持具５１は図示しない上下動駆動機構によって上下動自在に構成されている。このように構成すれば、絶縁性部材５０−２の位置を上下動させることによって多孔質セラミックス板４０に対して可動して多孔質セラミックス板４０の外周側面の露出面積を調節することにより、基板Ｗの外周部近傍の電流密度を任意に制御することができ、図１に示す参考例と同様に基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を任意に調整することができる。
【００３４】
図４は他の参考例を示す図である。この参考例において前記図１に示す参考例と相違する点は、バンド状の絶縁性部材５０を取り付ける代りに、多孔質セラミックス板４０の外周側面自体に絶縁材料を塗布又は浸透させることで、絶縁性部材５０−３を設けた点である。例えば多孔質セラミックス板４０の外周側面に、絶縁材料としてガラスや樹脂またはシリコンなどを浸透させる。浸透幅及び浸透深さ分布を調節することにより、基板Ｗの外周部近傍の電流密度を任意に制御することができ、図１に示す参考例と同様に基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を任意に調整することができる。さらに母材（例えばＳｉＣ）の一部を酸化することで電流密度を制御することも可能である。
【００３５】
〔シール部材を用いた参考例〕
図５は図１に示すと同様の構造の電解めっき装置の多孔質セラミックス板４０の外周部近傍部分を示す要部概略図である。但しこの電解めっき装置には図１に示す絶縁性部材５０は記載されていない。この電解めっき装置においては保持部材３２と多孔質セラミックス板４０の間の隙間がシールされていないので、矢印で示すようにこの隙間部分を通して陽極３８からめっき液が流れ出し、電流の通路が生じる。この電流通路は多孔質セラミックス板４０の内部を通らない通路なので抵抗値が低く、従って電流密度が高くなって基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄くしようとする制御ができなくなる恐れがある。
【００３６】
そこでこの参考例においては、図６に示すように前記多孔質セラミックス板４０と保持部材３２の間にシール部材６０を設けることで、この部分からのめっき液の漏れを防止して基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄く制御できるようにしている。
【００３７】
なおこの参考例におけるシール部材６０は断面逆Ｌ字状であり、また絶縁物によって構成されるので、図１に示す絶縁性部材としての作用も併せて持っている。またシール部材６０は、図６（ｂ）にその断面を示すように、保持部材３２と多孔質セラミックス板４０の下面とが接する部分をシールする環状のシール部材部６０１と、図１に示すバンド状の絶縁性部材５０と同様の機能を発揮する絶縁性部材部６０３とを、別部品として各々取り付けることで構成しても良い。
【００３８】
なおこのシール部材６０は、図１以外の各参考例及び実施形態にも適用できることは言うまでもない。即ち高抵抗構造体４の外周側面と保持部材３２の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材６０を他の各種参考例及び実施形態に係る電場制御手段と併用することで、さらに効果的な電場制御が行える。
【００３９】
〔電場状態制御手段として陽極と基板との間の電流密度を高くしようとする部分に高抵抗構造体が介在しない部分を設ける参考例〕
図７は本参考例を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図においては図１に示す参考例と相違して高抵抗構造体４の外周に絶縁性部材５０を取り付けないで、その代わりに高抵抗構造体４自体の形状自体を変更することでめっき膜厚の制御を行っている。
【００４０】
図８（ａ）〜（ｄ）は図７に示す電解めっき装置に用いる高抵抗構造体４の平面図である。即ちこの参考例における高抵抗構造体４は、例えば多孔質セラミックス板４０であり、同図（ａ）に示すように多孔質セラミックス板４０の外周形状を多角形にしたり、同図（ｂ）に示すように所定の間隔毎にスリット６５を設けたり、同図（ｃ）に示すように波型（又は歯車型）にしたりしている。これに対して陽極３８と基板Ｗは一点鎖線で示すように円形なので、基板Ｗの外周付近には多孔質セラミックス板４０を介在しないでめっき液１０だけを介在して陽極３８と対向する部分が生じることとなり、多孔質セラミックス板４０が介在する部分に比べて陽極３８と基板Ｗ間の電気抵抗が低下し、基板Ｗの外周部の電流密度が高くなる。従ってこれらの参考例の場合は、基板Ｗの外周付近のめっき膜厚を、中央付近のめっき膜厚に比べて厚くしたいような場合に利用できる。
【００４１】
また基板Ｗの中央部分など、基板Ｗの外周部分以外の他の部分のめっき膜厚を厚く制御しようとする場合は、図８（ｄ）のように多孔質セラミックス板４０の内部に穴６６を設けることで陽極３８と基板Ｗとの間に多孔質セラミックス板４０が介在しない部分を設けるようにすれば良い。
【００４２】
なお図７に示す電解めっき装置において基板Ｗを回転することで、基板Ｗ全面に渡って均一な膜厚のめっきが行える。基板Ｗの回転に代えて、又は基板Ｗの回転と共に、保持部材３２側を回転させても良い。なお基板Ｗ及び／又は保持部材３２を回転させることは、図７に限られるものではない。
【００４３】
〔電場状態制御手段として高抵抗構造体の厚みに分布を持たせた実施形態〕
図９は本実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置においては、高抵抗構造体４の厚みに二次元的分布を持たせ、これによって基板Ｗ表面における電流密度分布が所望のものとなるように制御し、めっき膜厚を制御している。即ちこの実施形態においては高抵抗構造体４は例えば多孔質セラミックス板４０であり、多孔質セラミックス板４０を円形であって中心部の厚みが周辺部の厚みよりも薄くなるように構成している。このように構成すれば、中央部における陽極３８と基板Ｗ間の抵抗値を周辺部の抵抗値よりも低くできるので、前述したように中心に近いほど薄くなる傾向のめっき膜厚を均一になるように制御することができる。
【００４４】
図１０は多孔質セラミックス板４０が均一厚みのものと、図９に示すような分布厚みのものとを用いて基板Ｗ上にめっきを行った際のめっき膜厚の測定値を比較して示す図である。同図からわかるように図９の多孔質セラミックス板４０を用いた方が、基板Ｗ上のめっき膜厚の均一化が図れることがわかる。なお図１１に示すように図９に示す多孔質セラミックス板４０を逆向き構造にして設置しても、図９の場合と同様の効果が得られる。
【００４５】
同様に図１２に示すように多孔質セラミックス板４０の中央の厚みの方を周辺部の厚みよりも厚くすることによって周辺部のめっき膜厚の方を中央部よりも厚くするようにしても良いし、図１３に示すように多孔質セラミックス板４０に貫通孔６７を設けることで貫通孔６７を設けた部分のめっき膜厚を他の部分に比べて厚くするようにしても良い。また図１４に示すように多孔質セラミックス板４０の外周角部を面取り形状とすることでその厚みを薄くして他の部分よりも電気抵抗を低下させて基板Ｗの外周近傍のめっき膜厚を他の部分よりも厚くするようにしても良い。要は高抵抗構造体４の厚み（厚み＝０も含める）に分布を持たせることで各部のめっき膜厚を所望のものに制御するのであれば良い。
【００４６】
〔電場状態制御手段として多孔質物質の気孔構造に分布を持たせた実施形態〕
図１５は本実施形態を適用した電解めっき装置の概略構成図である。同図に示す電解めっき装置においては、高抵抗構造体４として気孔構造が二次元分布又は三次元分布を持つ多孔質物質（例えばポーラスセラミックス）４０を用いている。多孔質物質４０は気孔の径や数、配列状態などによってその内部に保持するめっき液の量や保持状態が異なり、これによって抵抗値が相違する。そこでこの実施形態においては、中央付近の気孔構造Ｃ１を外周付近の気孔構造Ｃ２と異ならせ、中央付近の気孔構造Ｃ１の方が低抵抗になるようにしている。このように構成すれば、中央付近の電流密度が増大してその部分のめっきが形成されやすくなる。もちろん逆に外周付近の気孔構造Ｃ２の方が低抵抗となるように構成して外周付近のめっき膜厚を厚くするようにすることもできる。また三種類以上の気孔構造を用いて、より複雑なめっき膜厚の制御を行っても良い。
【００４７】
気孔構造に分布を与える方法としては、図１５に示すように多孔質物質４０の一体成形時に分布を与える方法や、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、多孔質物質４０の内の気孔構造の異なる部分Ｃ１，Ｃ２を別々に成形し、その後組み立てによって一体化する方法などがある。
【００４８】
気孔構造の要素としては、気孔径（例えば５０〜４００μｍの範囲で径を異ならせる）、連続気孔率（気泡同士がつながっている度合い…つながっている方が抵抗値が小さくなる）、屈曲率（つながっている気孔の厚み方向の曲がり具合…曲がりが少ない方が抵抗値は小さくなる）などがある。
【００４９】
気孔構造を異ならせるには、例えばその材質自体を異ならせても良い（例えば樹脂系材料とセラミックス系材料など）。また多孔質物質４０の気孔率の分布を制御する手段として、多孔質物質４０（ここではポーラスセラミックス）の表面若しくは内部の少なくとも一部を封孔処理する（樹脂やシラノール系の塗布型絶縁膜を使用する、母材のＳｉＣを一部酸化するなど）方法もある。また、面一様に封孔処理を施した後に一部の封孔部を開孔して、面内の気孔分布を変える方法もある。
【００５０】
また多孔質物質４０の材料としては、図１７に示すような異方性構造材料もある。即ち図１７（ａ）に示す方向性多孔質構造材料や、図１７（ｂ）に示す繊維型多孔質構造材料などである。これら異方性構造材料を構成する材質としては樹脂、セラミックなどがある。これら異方性構造材料は特定方向に気孔がつながっていて特定方向に電流が流れ易くなっており（別の方向には電流が流れにくくなっている）、電流密度の制御性が向上できる。そして多孔質物質４０の中央付近の気孔構造Ｃ１と外周付近の気孔構造Ｃ２とをこの異方性構造材料を用いて異ならせることで基板Ｗ表面に印加される電流密度分布を所望のものにするようにすることができる。
【００５１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００５２】
例えば上記実施形態では本発明を、いわゆるフェイスアップ方式の電解めっき装置に適用した例を示したが、図１８に示すようないわゆるフェイスダウン方式の電解めっき装置にも適用可能である。即ちこの電解めっき装置は、めっき液１０を保持するカップ状のめっき槽１２を具備し、このめっき槽１２の底部に円板形状の陽極１４を設置し、その上に円板状の高抵抗構造体２４を設置し、めっき槽１２の周囲にこのめっき槽１２の上部からオーバーフローしためっき液１０を回収するめっき液受け１６を配置し、さらにめっき槽１２の上部に設置したリップシール１８の上に基板Ｗを載せ、基板Ｗの下面外周に接点２０を接触させて構成されている。
【００５３】
そして陽極１４の中央に設けた貫通孔１４ａと高抵抗構造体２４の中央に設けた小孔２４ａを介してめっき液を循環させながら、陽極１４と基板Ｗ間に電圧を印加して電流を流せば、基板Ｗの下面上にめっき層が形成されていく。
【００５４】
そして前記各実施形態のように、厚みを変えたり、気孔構造を変えたりすることで、基板Ｗ上に形成されるめっき膜厚の分布を所望の分布にすることができる。
【００５５】
また本発明は、図２１に示すように密閉式の電解めっき装置にも適用可能である。即ちこの電解めっき装置は、箱型のめっき槽１５０を有し、このめっき槽１５０の一方の開口端は、陽極板１５２で閉塞され、他方の開口端は、基板Ｗをめっき槽１５０側に保持した蓋体１５４で開閉自在に閉塞されるようになっている。基板Ｗと陽極板１５２の間には、高抵抗構造体１７６として２枚のメッシュ１６２ａ，１６２ｂによって保持された２枚の隔膜１６０ａ，１６０ｂによって挟まれた高抵抗電解液室１６８を区画形成したものが設置されている。
【００５６】
そしてめっき室１６４にめっき液１７０を、電解液室１６６に電解液（めっき液）１７２をそれぞれ導入し、循環させながら陽極板１５２と基板Ｗ間に電圧を印加して電流を流せば、基板Ｗにめっき層が形成されていく。
【００５７】
そして前記各実施形態のように、メッシュ１６２ａ，１６２ｂの面を加工して高抵抗電解液室１６８の厚み等の形状を変えることで、基板Ｗ上に形成されるめっき膜厚の分布を所望の分布にすることができる。
【００５８】
なお隔膜１６０ａ，１６０ｂの種類としては、強酸性カチオン交換膜、例えばトクヤマ製ＣＭＳやデュポン社製Ｎ−３５０などを使用するのが一般的であるが、カチオンの選択性を変える、あるいはアニオン交換膜、ノニオン交換膜としてもよい。高抵抗電解液室１６８中の電解質としては（５０〜２００ｇ／ｌ）Ｈ2ＳＯ4が一般的であるが、任意の濃度を選択したり、電解質は硫酸として限定されるものではないのは当然である。
【００５９】
また本発明は更に他の各種構造の電解めっき装置（フェイスアップ、フェイスダウンの何れの方式をも含む）にも適用できることは言うまでもない。さらに上記各実施形態では本発明を電解めっき装置に適用した例を示したが、その代わりに基板を陽極にして行う電解エッチング装置に適用してもよい。
【００６０】
また上記各実施形態においては、被処理基板として円形のものを用い、電界分布も全て同心円状のものを示したが、被処理基板は円形以外の各種形状のものであってもよいし、また電界分布も必要に応じて非同心円状のものであってもよい。例えば被処理基板としてＬＣＤなどの板状（円形以外の形状を含む）のものを用いても良いし、また陰極接点３６はリング状ではなく、一方向から被処理基板に接触するものであっても良い。また陰極接点３６は被処理基板の外周以外の位置に接触させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電解めっき装置の概略構成図である。
【図２】基板Ｗに銅めっきを行った際の基板Ｗの外周部分近傍の銅めっきの膜厚測定結果を示す図である。
【図３】他の電解めっき装置を示す図である。
【図４】他の電解めっき装置を示す図である。
【図５】電解めっき装置の多孔質セラミックス板４０の外周部近傍部分を示す要部概略図である。
【図６】他の電解めっき装置を示す図である。
【図７】他の電解めっき装置を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は図７の電解めっき装置に用いる高抵抗構造体４の平面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる電解めっき装置を示す図である。
【図１０】多孔質セラミックス板４０が均一厚みのものと、図９に示すような分布厚みのものとを用いて基板Ｗ上にめっきを行った際のめっき膜厚の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は異方性構造材料の一例を示す図である。
【図１８】フェイスダウン方式の電解めっき装置を示す図である。
【図１９】従来の電解めっき装置を示す図である。
【図２０】本発明に用いる電解めっき装置の基本構成を示す図である。
【図２１】密閉式の電解めっき装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ  被処理基板
１０  めっき液（電解液）
３０  基板載置台
３２  保持部材
３４  リップシール
３６  接点
３８  陽極
３９  細孔
４  高抵抗構造体
４０  多孔質セラミックス板（多孔質物質）
４１  めっき液導入管
５０  絶縁性部材
５０−２  絶縁性部材
５１  絶縁性部材保持具
５０−３  絶縁性部材
６０  シール部材
６５  スリット
６７貫通孔
Ｃ１，Ｃ２  気孔構造
１２  めっき槽
１４  陽極
１４ａ  貫通孔
１６  めっき液受け
１８  リップシール
２０  接点
２４  高抵抗構造体
２４ａ  小孔
１７６  高抵抗構造体
１５０  めっき槽
１５２  陽極板
１５４  蓋体
１６０ａ，１６０ｂ  隔膜
１６２ａ，１６２ｂ  メッシュ
１６４  めっき室
１６６  電解液室
１６８  高抵抗電解液室
１７０  めっき液
１７２  電解液（めっき液）
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007308807.tif 000024
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007308807.tif 000025
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007308807.tif 000026
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007308807.tif 000027
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007308807.tif 000028