(57)【要約】【課題】陰極と陽極との間の一次電流分布を均一にでき、且つメッキ装置を小型化できる基板メッキ装置を提供する。【解決手段】メッキ液を収容したメッキ槽１内にメッキを施す被メッキ基板２と陽極電極３を対向して配置した構成の基板メッキ装置において、被メッキ基板２と陽極電極３との間に該被メッキ基板２と陽極電極３の間の電気抵抗を増大させる多孔質板を配置した。これにより被メッキ基板２と陽極電極３の間の間隔を短縮でき装置の小型化が可能となる。【選択図】図１
2007119926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ液を収容したメッキ槽内にメッキを施す被メッキ基板と陽極電極を対向して配置した構成の基板メッキ装置において、
前記被メッキ基板と陽極電極との間に該被メッキ基板と陽極電極の間の電気抵抗を増大させる多孔質板を配置したことを特徴とする基板メッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等の基板に金属メッキ処理を施すメッキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来のこの種の基板メッキ装置の概略構成を示す図である。図５に示すように、従来の基板メッキ装置はメッキ液Ｑを収容したメッキ槽１内に半導体ウエハ等の被メッキ基板２と陽極電極３を対向して配置すると共に、該被メッキ基板２と陽極電極３の間に遮蔽板４を配置し、被メッキ基板２と陽極電極３の間にメッキ電源６より所定の電圧を印加し、被メッキ基板２の表面にメッキ膜を形成するように構成したものである。なお、５はメッキ槽１の上端をオーバーフローしたメッキ液Ｑを回収するための捕集樋である。
【特許文献１】特表平９−５０９２２２号公報
【特許文献２】特開平４−９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構成のメッキ装置において、被メッキ基板２の表面に形成されるメッキ膜の膜厚の均一性を向上させるためには、陰極（被メッキ基板２）と陽極電極３との間の一次電流分布が均一になるようにすれば良い。この一次電流分布を均一にするには、陰極（被メッキ基板２）と陽極電極３との間の距離を大きくすればよいが、該距離を大きくするにはメッキ槽１、ひいてはメッキ装置を大きくする必要があり、メッキ装置の小型化に反することになる。
【０００４】
また、電解メッキが例えば銅メッキである場合、溶解性の陽極電極には含リン銅が使われることが多く、このような溶解性の陽極電極を用いた場合、陽極電極表面のブラックフィルムの管理が難しく、該ブラックフィルムから生じるパーティクル汚染も大きな問題となる。
【０００５】
陽極電極を不溶解性にするとこの問題は無くなるが、メッキ液へのＣｕイオンの補充方法が問題となり、また該添加剤を分解してしまい、該分解した添加剤が半導体ウエハ等の被メッキ基板に付着するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、陰極と陽極との間の一次電流分布を均一にでき、且つメッキ装置を小型化できる基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、溶解陽電極を使用したとしてもブラックフィルムのパーティクル化により被メッキ基板が汚染されないメッキ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、陽極電極表面にブラックフィルムが生ずることなく、陽極電極に不溶解性の陽極電極を用い、陽極電極の影響で分解した添加剤が被メッキ基板に付着することのない基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、メッキ液を収容したメッキ槽内にメッキを施す被メッキ基板と陽極電極を対向して配置した構成の基板メッキ装置において、被メッキ基板と陽極電極との間に該被メッキ基板と陽極電極の間の電気抵抗を増大させる多孔質板を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、被メッキ基板と陽極電極との間に該被メッキ基板と陽極電極の間の電気抵抗を増大させる多孔質板を配置したので、被メッキ基板と陽極電極の間のメッキ液の電気抵抗が増加したのと等価となり、被メッキ基板と陽極電極の距離が小さくとも、被メッキ基板と陽極電極の間の一次電流分布を均一にすることができ、被メッキ基板の表面に均一のメッキ膜が形成できる。従って、基板メッキ装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の基板メッキ装置の概略構成を示す図である。同図において、図５と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本基板メッキ装置は図示するように陰極（被メッキ基板２）と陽極電極３との間に陽イオン交換膜８を配置している。
【００１２】
上記のように、被メッキ基板２の表面のメッキ膜厚の均一性を向上させるには、被メッキ基板２と陽極電極３との間の一次電流分布が均一になるようにすれば良く、この一次電流分布を均一にするには、被メッキ基板２と陽極電極３との間の距離を大きくすればよい。しかしながら、被メッキ基板２と陽極電極３との間の距離を大きくすれば、上記のように大きいメッキ槽１を必要とするので、ここでは被メッキ基板２と陽極電極３との間に陽イオン交換膜８を配置することにより、後に説明するように、被メッキ基板２と陽極電極３の間の距離を大きくしたのと等価になるようにした。なお、陽イオン交換膜８はメッキ槽１の内部を被メッキ基板２の配置領域と陽極電極３の配置領域の２領域に区分している。
【００１３】
図１に示す本発明の基板メッキ装置の被メッキ基板２と陽極電極３の間隔を間隔Ｌ2、図５に示す従来の構成の基板メッキ装置の被メッキ基板２と陽極電極３の間隔を間隔Ｌ1とすると、同じく一次電流分布を均一にしても、
Ｌ1≫Ｌ2
となる。即ち、本発明の基板メッキ装置では一次電流分布を均一にするのに従来例に比較し、被メッキ基板２と陽極電極３の間の間隔Ｌ2を小さくできる。
【００１４】
図２は陰極１０１と陽極１０２の間に陽イオン交換膜１０３を配置した効果を説明するための図である。今、陰極１０１の面に図示するように段差があるとし、陰極１０１と陽極１０２の間の距離がｌ1の部分の電流密度をｉ1、距離がｌ2の部分の電流密度をｉ2、メッキ液Ｑの比抵抗をρ、陽イオン交換膜１０３の透過電気抵抗Ｒとすると
ｉ2／ｉ1＝（ｌ1ρ＋Ｒ）／（ｌ2ρ＋Ｒ）
＝｛（ｌ2＋△ｌ）ρ＋Ｒ｝／（ｌ2ρ＋Ｒ）
＝１＋（△ｌρ）／（ｌ2ρ＋Ｒ）
となる。
【００１５】
従って、一次電流分布を均一するには、電流密度比ｉ2／ｉ1を１に近づければよいことになる。ここで、電流密度比ｉ2／ｉ1を１に近づけるために陰極１０１と陽極１０２の距離ｌ2を大きくする代わりに、メッキ液の電気抵抗の役割を果たす陽イオン交換膜１０３を陰極１０１と陽極１０２の間に配置すれば、陰極１０１と陽極１０２の距離ｌ2を大きくしたのと同じ効果が得られる。即ち、陰極１０１と陽極１０２の間に陽イオン交換膜１０３を配置することにより、電極間距離を小さくしたにもかかわらず、大きな距離にしたのと同等の効果が得られ、ひいては基板メッキ装置を小さくすることができる。
【００１６】
また、図１において、基板メッキ装置を被メッキ基板２にＣｕメッキ膜を形成するＣｕメッキ装置とし、陽極電極３を溶解性の陽極電極とし、メッキ液を硫酸銅溶液とした場合、陽イオン交換膜８を溶解性の陽極電極３より溶解したＣｕイオンのみを透過する陽イオン交換膜とすれば、陽極電極３から溶解してくる不純物を陽イオン交換膜８で遮断することが可能となり、被メッキ基板２側領域のメッキ液中のパーティクルを極力少なくすることが可能となる。
【００１７】
なお、上記例では被メッキ基板２と陽極電極３との間に陽イオン交換膜８を配置したが、該陽イオン交換膜８に換えて微粒子除去作用を有する多孔質中性隔膜でも同様な作用効果が得られる。
【００１８】
上記陽イオン交換膜は電気エネルギーにより、イオンを選択的に透過分離させる性質を有し、市販のものを用いることができる。例えば株式会社旭硝子製の商品名「セレミオン」等がある。また、多孔質中性隔膜としては、合成樹脂からなる極めて小さく、均一な孔径を有する多孔質膜を用いる。例えば、ユアサアイオニクス株式会社製の骨材にポリエステル不織布を用い、膜材質がポリフッ化ビニリデン＋酸化チタンの商品名「ＹＵＭＩＣＲＯＮ」を用いる。
【００１９】
図３は本発明の基板メッキ装置のメッキ槽の具体的構成例を示す断面図である。図示するように、メッキ槽１１はメッキ槽本体１５と側板１６を具備している。メッキ槽本体１５にはメッキ液を収容する凹部１４が形成され、側板１６の下端はヒンジ機構（図示せず）でメッキ槽本体１５の凹部１４の開口を開閉できるようになっている。メッキ槽本体１５の底板１５ａの側板１６側の面には溶解性の陽極電極１７が設けられ、側板１６のメッキ槽本体１５側の面には半導体ウエハ等のメッキを施す被メッキ基板１８が装着されるようになっている。また、側板１６で凹部１４の開口を閉じた状態で、該側板１６に装着された被メッキ基板１８の面にパッキン２０が当接し、メッキ槽本体１５の凹部１４を密閉空間とする。
【００２０】
メッキ槽本体１５の凹部１４には側板１６を閉じた状態で、被メッキ基板１８と溶解性の陽極電極１７との間に位置するように、即ち、凹部１４の空間を被メッキ基板側領域１４−１と陽極電極側領域１４−２に区分（隔離）するように陽イオン交換膜又は多孔質中性隔膜１９が設けられている。メッキ槽本体１５の上下には上部ヘッダ１２と下部ヘッダ１３が設けられており、上部ヘッダ１２の空隙１２ａと下部ヘッダ１３の空隙１３ａは被メッキ基板側領域１４−１に連通している。
【００２１】
また、陽極電極側領域１４−２の上下部に連通するメッキ液出入口２１、２２が設けられ、該メッキ液出入口２１、２２にはそれぞれフィルタ２３、２４を介して開閉弁２５、２６が設けられ、更に該開閉弁２５、２６はそれぞれ上部ヘッダ１２の空隙１２ａに接続された配管２７と下部ヘッダ１３の空隙１３ａに接続された配管２８に接続されている。即ち、メッキ槽本体１５の被メッキ基板側領域１４−１と陽極電極側領域１４−２に入るメッキ液はメッキ槽本体１５の外側で分かれ、出るメッキ液はメッキ槽本体１５の外側で合流するようになっている。また、陽極電極側領域１４−２に出入るメッキ液はフィルタ２３及び２４を通って流出入するようになっている。なお、図３において、２９及び３０はそれぞれ逆止弁である。
【００２２】
上記構成のメッキ槽１１において、配管２８からのメッキ液Ｑは下部ヘッダ１３の空隙１３ａを通って被メッキ基板側領域１４−１に供給されると共に、開閉弁２６及びフィルタ２４を通って陽極電極側領域１４−２にも供給される。これによりメッキ液Ｑは被メッキ基板側領域１４−１及び陽極電極側領域１４−２を矢印Ａに示すように流れ、被メッキ基板側領域１４−１のメッキ液Ｑは上部ヘッダ１２の空隙１２ａを経て配管２７に流出し、陽極電極側領域１４−２のメッキ液Ｑはメッキ液出入口２１、フィルタ２３及び開閉弁２５を通して、配管２７を流れる被メッキ基板側領域１４−１からのメッキ液Ｑと合流する。
【００２３】
上記のような基板メッキ装置において、陽極電極１７の表面に付着したブラックフィルムにより陽極電極側領域１４−２のメッキ液中にパーティクルが生じるが、このパーティクルが被メッキ基板側領域１４−１のメッキ液Ｑと一緒にならないように、陽極電極側領域１４−２から流出するメッキ液Ｑはフィルタ２３及び開閉弁２５を通して被メッキ基板側領域１４−１から流出してメッキ液Ｑとメッキ槽本体１５の外側で合流するように構成している。
【００２４】
また、被メッキ基板１８をメッキ槽１１から取り出す時は、被メッキ基板側領域１４−１のメッキ液Ｑは排出するが、陽極電極側領域１４−２のメッキ液Ｑは陽極電極１７の表面のブラックフィルムがホワイトフィルム化することを防ぐため排出することが好ましくない。そこで被メッキ基板１８をメッキ槽１１から取り出す時は、開閉弁２５及び２６を閉じることにより、陽極電極側領域１４−２のメッキ液Ｑを排出することなく、被メッキ基板１８を取り出すことが可能となる。
【００２５】
なお、上記例ではメッキ槽本体１５の被メッキ基板側領域１４−１及び陽極電極側領域１４−２にメッキ液Ｑを下方から上方に流す例を示したが、メッキ液Ｑの流れ方向は逆に上方から下方に流すようにしてもよいし、また上方から下方、下方から上方に交互に流すようにしてもよい。また、被メッキ基板１８と陽極電極１７との間に所定の電圧を印加する。
【００２６】
上記のように被メッキ基板１８と陽極電極１７との間に陽イオン交換膜１９が配置されていることから、上述のように被メッキ基板１８と陽極電極１７の間のメッキ液Ｑの電気抵抗が増加したのと等価となり、被メッキ基板１８と陽極電極１７の間の距離が小さくとも、被メッキ基板１８と陽極電極１７の間の一次電流分布を均一にすることができ、被メッキ基板１８の表面に均一の膜厚のメッキ膜を形成できる。
【００２７】
また、陽極電極１７を溶解性の電極（銅板）とし、メッキ液Ｑを硫酸銅溶液とすれば、陽イオン交換膜１９は溶解性の陽極電極１７より溶解したＣｕイオンのみを透過するので、陽極電極１７から溶解してくる不純物を陽イオン交換膜１９で遮断することが可能となり、被メッキ基板１８の側のメッキ液Ｑ中のパーティクルを極力少なくすることが可能となる。
【００２８】
図４は本発明の基板メッキ装置のメッキ槽の具体的構成例を示す断面図である。図４に示すメッキ槽１１が図３に示すメッキ槽１１と異なる点は、陽極電極３３として不溶解性の陽極電極を用い、該陽極電極３３と被メッキ基板１８の間に多孔質中性隔膜又は陽極イオン交換膜からなる隔膜３１を配置し、メッキ槽１１を被メッキ基板側領域１４−１及び陽極電極側領域１４−２に区分した点である。また、隔膜３１は陽極電極３３と被メッキ基板１８の間に一次電流分布を均一にするための電流遮蔽板としての板３２に接して設けられている。
【００２９】
上記構成のメッキ槽１１において、図示は省略するが、被メッキ基板側領域１４−１を循環するメッキ液と陽極電極側領域１４−２を循環するメッキ液はそれぞれ別々の循環ポンプで循環させるように構成している。
【００３０】
上記のように、不溶解性の陽極電極３３と被メッキ基板１８との間に多孔質中性隔膜又は陽極イオン交換膜からなる隔膜３１を配置したので、新鮮なメッキ液が陽極電極３３の表面に接することがないので、添加剤が分解されることがなく、メッキ液Ｑの寿命が長くなる。
【００３１】
また、被メッキ基板側領域１４−１と陽極電極側領域１４−２のメッキ液はそれぞれ別々の循環ポンプで循環させることにより、陽極電極側領域１４−２を流れるメッキ液は被メッキ基板１８面を流れるメッキ液と別に、陽極電極３３の面からでるＯ2ガスと一緒に外部に流出される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の基板メッキ装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板メッキ装置の陰極と陽極の間に陽イオン交換膜又は多孔質中性隔膜を配置した効果を説明するための図である。
【図３】本発明の基板メッキ装置のメッキ槽の具体的構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の基板メッキ装置のメッキ槽の具体的構成例を示す断面図である。
【図５】従来の基板メッキ装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    メッキ槽
２    被メッキ基板
３    陽極電極
４    遮蔽板
５    捕集樋
６    メッキ電源
８    陽イオン交換膜又は多孔質中性隔膜
１１    メッキ槽
１２    上部ヘッダ
１３    下部ヘッダ
１４    凹部
１５    メッキ槽本体
１６    側板
１７    陽極電極
１８    被メッキ基板
１９    陽イオン交換膜又は多孔質中性隔膜
２０    パッキン
２１    メッキ液出入口
２２    メッキ液出入口
２３    フィルタ
２４    フィルタ
２５    開閉弁
２６    開閉弁
２７    配管
２８    配管
２９    逆止弁
３０    逆止弁
３１    多孔質中性隔膜又は陽極イオン交換膜からなる隔膜
３２    遮蔽板を兼ねた板
３３    陽極電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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