(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽内に陽極電極を配設し、めっき槽内にめっき液を流入してめっき槽の上縁部からオーバーフローさせると同時に前記めっき槽内のめっき液面の位置に設置した被めっき基板の被めっき面に前記めっき液の噴流を当接し、前記陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置において、
前記陽極電極は溶解性電極板で構成され、且つ前記めっき槽内へのめっき液の噴出口より下側に設置され、
前記めっき槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲を通して陽極電極よりも下の位置に設けた流出口からめっき槽外部に流出せしめることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
前記めっき液の噴出口は、前記陽極電極の上部中央にあ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】
前記めっき槽の内周側面にめっき液供給部を設けるとともに、このめっき液供給部の上部に被めっき基板の直径よりも小さい穴を持つ仕切り板を設置し、めっき液供給部からめっき槽内に流出されためっき液は、その一部が前記穴から被めっき基板に向かって流れ、他の一部が流出口からめっき槽外部へ流出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】
前記流出口からめっき槽外部に流出しためっき液は、フィルターによってパーティクルが除去されることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載のめっき装置。
【請求項５】
めっき槽内にめっき液を流入してめっき槽の上縁部からオーバーフローさせると同時に前記めっき槽内のめっき液面の位置に設置した被めっき基板の被めっき面に前記めっき液の噴流を当接し、めっき槽内に配設した陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき方法において、
前記めっき槽内に流入しためっき液の一部を、溶解性電極板からなり且つ前記めっき槽内へのめっき液の噴出口より下側に設置された陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲を通して陽極電極よりも下の位置に設けた流出口からめっき槽外部に流出せしめることを特徴とするめっき方法。
【請求項６】
めっき槽の側壁又は底面の中心から離れた位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置にめっき液噴射管を配設すると共に、これらめっき液噴射管からめっき液面の概ね中央部に向けてめっき液面中央部が盛り上がるようにめっき液を噴射する構成とし、一方陽極電極をめっき槽の下部に配置し、めっき液をめっき槽の上部からオーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面をめっき液面に接触又はめっき液中に浸漬して陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うことを特徴とするめっき装置。
【請求項７】
めっき槽の側壁又は底面の中心から離れた位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置にめっき液噴射管を配設し、一方陽極電極をめっき槽の下部に配置し、これらめっき液噴射管からめっき液を噴射し、めっき液をめっき槽の上部からオーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面をめっき液面に接触又はめっき液中に浸漬して陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置であって、
前記めっき液噴射管によるめっき液の噴射方向は、めっき液がオーバーフローする液面とめっき槽の中心軸より該めっき液噴射管に近い側で交わり、中心軸の部分では被めっき基板半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過し、且つ全てのめっき液噴射管によるめっき液の噴射方向は中心軸に向かって同じ側に略同じ角度だけ傾斜していることを特徴とするめっき装置。
【請求項８】
めっき槽に流入しためっき液の一部が、めっき槽の内部のめっき液中に配設された陽極電極に設けた貫通孔を通して又は陽極電極の周囲からめっき槽の外部に流出する構造を持つことを特徴とする請求項６または７記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被めっき基板のめっきに用いて好適なめっき装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の微細な溝や穴が形成された被めっき基板の該溝や穴等を埋めるのに、銅めっき等の金属めっき装置を用い、金属めっきで該溝や穴を埋める手法が採用されている。従来この種のめっき装置として、フェースダウン方式の噴流めっき装置がある。このめっき装置は、図１０に示すように、めっき槽２００の上部に半導体ウエハ等の被めっき基板Ｗをその被めっき面を下向きに配置し（被めっき基板Ｗは基板保持部２２０に保持されている）、めっき液貯留槽２０３内のめっき液をポンプ２０５によりめっき液供給管２０７を通して、めっき槽２００の底部から噴出させ、陽極板２１１に設けた孔又は網目を通して、被めっき基板Ｗの被めっき面中央に垂直にめっき液の噴流を当接してめっきするようにしている。
【０００３】
めっき槽２００をオーバーフローしためっき液は、めっき槽２００の外側に配置されためっき液受け２０９により回収されめっき液貯留槽２０３に戻される。そして陽極板２１１と被めっき基板Ｗの間に所定の電圧Ｅを印加することにより陽極電極２１１と被めっき基板Ｗ間にめっき電流が流れ、被めっき基板Ｗの被めっき面にめっき膜が形成される。
【０００４】
しかしながら上記従来の噴流式めっき装置では、噴流が陽極板２１１に設けられた１又は複数の孔又は網目を通って被めっき基板Ｗの被めっき面に流れていくため、陽極板２１１として溶解性電極を用いた場合、陽極板２１１表面に付着していたブラックフィルムの剥離片等がめっき液と共に被めっき面に運搬され、めっき品質を低下させるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、溶解性の陽極電極を用いためっき装置であっても、ブラックフィルム等に起因するパーティクルによるめっき品質の低下を防止できるめっき装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、めっき槽内に陽極電極を配設し、めっき槽内にめっき液を流入してめっき槽の上縁部からオーバーフローさせると同時に前記めっき槽内のめっき液面の位置に設置した被めっき基板の被めっき面に前記めっき液の噴流を当接し、前記陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置において、前記陽極電極は溶解性電極板で構成され、且つ前記めっき槽内へのめっき液の噴出口より下側に設置され、前記めっき槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲を通して陽極電極よりも下の位置に設けた流出口からめっき槽外部に流出せしめることを特徴とする。
また本発明は、前記めっき液の噴出口は、前記陽極電極の上部中央にあることを特徴とする。
また本発明は、前記めっき槽の内周側面にめっき液供給部を設けるとともに、このめっき液供給部の上部に被めっき基板の直径よりも小さい穴を持つ仕切り板を設置し、めっき液供給部からめっき槽内に流出されためっき液は、その一部が前記穴から被めっき基板に向かって流れ、他の一部が流出口からめっき槽外部へ流出することを特徴とする。
また本発明は、前記流出口からめっき槽外部に流出しためっき液は、フィルターによってパーティクルが除去されることを特徴とする。
【０００７】
このような流出口を設けることにより、陽極電極表面に形成されたブラックフィルムが剥離し、微小なパーティクルになったものをめっき液と共にめっき槽外部に流出でき、微小なパーティクルがめっき液に混合して被めっき基板の被めっき面に運搬されて付着することを防止できる。ブラックフイルム以外の陽極電極への付着物や堆積物の被めっき基板の被めっき面への付着も同様に防止できる。
【０００８】
また本発明は、めっき槽内にめっき液を流入してめっき槽の上縁部からオーバーフローさせると同時に前記めっき槽内のめっき液面の位置に設置した被めっき基板の被めっき面に前記めっき液の噴流を当接し、めっき槽内に配設した陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっき槽内に流入しためっき液の一部を、溶解性電極板からなり且つ前記めっき槽内へのめっき液の噴出口より下側に設置された陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲を通して陽極電極よりも下の位置に設けた流出口からめっき槽外部に流出せしめることを特徴とする。
【０００９】
また本発明にかかるめっき装置は、めっき槽の側壁又は底面の中心から離れた位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置にめっき液噴射管を配設すると共に、これらめっき液噴射管からめっき液面の概ね中央部に向けてめっき液面中央部が盛り上がるようにめっき液を噴射する構成とし、一方陽極電極をめっき槽の下部に配置し、めっき液をめっき槽の上部からオーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面をめっき液面に接触又はめっき液中に浸漬して陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うことを特徴とする。
【００１０】
これによってめっき液中に設置した陽極電極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行える。まためっき液面の中央部が盛り上がる。めっき液面の中央部を盛り上げることは、被めっき基板をめっき液中に浸漬してめっきを行う場合でも、めっきを開始する前に被めっき基板とめっき液を接触させる段階で、被めっき基板の被めっき面とめっき液の間から気泡を除去するのに有効である。
【００１１】
また本発明は、めっき槽の側壁又は底面の中心から離れた位置で、めっき槽の中心軸に対して対称の複数の位置にめっき液噴射管を配設し、一方陽極電極をめっき槽の下部に配置し、これらめっき液噴射管からめっき液を噴射し、めっき液をめっき槽の上部からオーバーフローさせながら、被めっき基板の被めっき面をめっき液面に接触又はめっき液中に浸漬して陽極電極と被めっき基板間に通電することでめっきを行うめっき装置であって、前記めっき液噴射管によるめっき液の噴射方向は、めっき液がオーバーフローする液面とめっき槽の中心軸より該めっき液噴射管に近い側で交わり、中心軸の部分では被めっき基板半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過し、且つ全てのめっき液噴射管によるめっき液の噴射方向は中心軸に向かって同じ側に略同じ角度だけ傾斜していることを特徴とする。
【００１２】
これによってめっき液中に設置した陽極電極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行えるばかりか、めっき槽内で緩やかな渦流を生じさせ、流れを安定させると共に、噴流だけでは流速が低下する外周部に流速を与え、被めっき面全体の流速分布を改善する。めっき液の液面の中央部を高くした状態でめっき液に回転を与えるためには、噴流の方向は被めっき基板半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過することが良い。
【００１３】
また本発明は、前記めっき槽の側壁又は底面にめっき液噴射管を取り付けた構造のめっき装置に、更にめっき槽に流入しためっき液の一部が、めっき槽の内部のめっき液中に配設された陽極電極に設けた貫通孔を通して又は陽極電極の周囲からめっき槽の外部に流出する構造を持つことを特徴とする。
【００１４】
これによって陽極電極表面に形成されたブラックフィルムが剥離し、微小なパーティクルになったものをめっき液と共にめっき槽外部に流出でき、微小なパーティクルがめっき液に混合して被めっき基板の被めっき面に運搬されて付着することを防止できる。ブラックフイルム以外の陽極電極への付着物や堆積物の被めっき基板の被めっき面への付着も同様に防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の１実施形態のめっき装置を示す全体概略構成図である。同図に示すようにこのめっき装置は、めっき槽１０のめっき液中の下部中央に陽極板（陽極電極）３０を設置し、陽極板３０の中央にめっき液噴射管３５を貫通して設け、まためっき槽１０のめっき液面の位置に半導体ウエハ（被めっき基板）Ｗが位置するように半導体ウエハＷを基板保持部６３によって保持して構成されている。以下各構成部品について説明する。
【００１６】
めっき槽１０は上面が開放された略円筒形の容器であって、底部は中央が低いテーパ形状（円錐形状）となっている。そしてめっき槽１０の最も低い中央の部分には前記めっき液噴射管３５が突出しており、まためっき液噴射管３５の周囲の位置にはめっき液をめっき槽１０の外部に流出させる流出孔１１が設けられている。流出孔１１から流出しためっき液は、フィルター（又はセパレータ）３７を介してめっき液貯留槽３９に戻され、ポンプ４１とフィルター４３を介してめっき液噴射管３５から噴出される。
【００１７】
一方めっき槽１０の上縁部の外周にはこれを囲むようにめっき液受け１３が設けられ、めっき液受け１３内のめっき液も前記めっき液貯留槽３９に戻されるように構成されている。
【００１８】
陽極板３０はめっき槽１０の液中の下部中央であって、その面がめっき槽１０の中心軸に対して垂直になるように配設されている。この陽極板３０としては溶解性電極板を用い、銅めっきの場合には含リン銅を用いる。そしてこの実施形態の陽極板３０は円板状であって、その中央に前記めっき液噴射管３５を通す開口３１を形成している。
【００１９】
一方基板保持部６３の上部には基板保持部６３の昇降のための基板保持部上下駆動機構５７と、下記する基板押え板６７昇降のための基板押え板上下駆動機構６１とを設けている。基板押え板上下駆動機構６１は下方向にはバネ力、上方向にはエアによって駆動するシリンダで構成され、モータ（回転駆動機構）５９によって支えられた枠６１ａ内に収容され、エア配管はモータ軸中央を貫通してモータ５９上部でロータリージョイントにより外部に接続される。モータ５９及び基板押え板上下駆動機構６１は、基板保持部上下駆動機構５７によって昇降される。５１は支持アームである。
【００２０】
ここで図２は基板保持部６３の部分を示す断面図であり、図３は基板保持部６３を図２に直交する方向から見たときの要部拡大断面図であり、図４はシール部材７１の部分の要部拡大断面図である。これらの図に示すように基板保持部６３は、内部に半導体ウエハＷを収納できるウエハ径よりやや大きい径の円筒形状であって、その下面はウエハ径より若干小さい径の開口を持ち、上部が閉じられ、上面の中央に基板保持部６３を支持する基板保持部回転軸６８を持ち、又その側壁に半導体ウエハＷを出し入れする際のスリット状の開口６９を持つ絶縁材からなる基板保持ケース６５と、基板保持ケース６５内に配設され、ウエハ径と略同じ径の円板状の基板押え板６７とから構成されている。基板押え板６７は絶縁材からなり、基板押え板６７を上下に移動させる押え軸６９を上部に持ち、押え軸６９は基板保持部回転軸６８内を通って上方に伸びている。基板保持ケース６５下面の開口の周囲にはリング状のシール部材７１を設け、シール部材７１は半導体ウエハＷ表面と密着することによりめっき液の侵入を防止する。このシール部材７１より径の大きい側に複数又はリング状のカソードピン７３を基板保持ケース６５下面の内側に設け、カソードピン７３が半導体ウエハＷ表面の外周部に当接するようにしている。半導体ウエハＷのめっき面の電位を均一にするためには、カソードピン７３は半導体ウエハＷ表面外周の全域に接触するようカソードピン７３を密に並べた形状又は半導体ウエハＷと線接触するようにカソードピン７３をリング状の板で形成し、内周部を半導体ウエハＷ側に折り曲げ弾性を持たせた構造にすると良い。なお図４に示すように基板保持ケース６５の下部で半導体ウエハＷを押えている周縁部６５ａの内側と外側とをつなぐように空気通路６５ｂが設けられている。
【００２１】
一方基板保持部６３は図１に示すように基板保持部上下駆動機構５７により上下されるが、その上昇位置では基板保持部６３と内部に保持された半導体ウエハＷがめっき槽１０内のめっき液に触れない位置になり、この位置においてめっき済みの半導体ウエハＷを取り出し、未処理の半導体ウエハＷを搭載する。一方その下降位置では半導体ウエハＷの被めっき面がめっき液内に浸漬される位置となる。
【００２２】
そしてこの基板保持部６３からの半導体ウエハＷの取り出しは、基板保持部６３をめっき液に接触しない位置まで上昇させ、基板押え板６７を図２の点線で示す位置（６７´の位置）まで上昇させた後、図３に示すように基板保持ケース６５の開口６９からロボットハンド７５を挿入し、半導体ウエハＷ裏面を真空吸着して持ち上げ、開口６９の部分から半導体ウエハＷを取り出す。一方基板保持部６３への半導体ウエハＷの挿入・保持は、逆に未処理の半導体ウエハＷの被めっき面を下にしてその裏面をロボットハンド７５により真空吸着して開口６９から基板保持ケース６５内部に半導体ウエハＷを挿入し、ロボットハンド７５の真空吸着を解除して前記シール部材７１及びカソードピン７３上に載置し、ロボットハンド７５を開口６９から引き出し、基板押え板６７を下降して半導体ウエハＷの上部を押し下げてシール部材７１及びカソードピン７３に確実に当接させることによって行われる。基板押え板６７の上下動は図１に示す基板押え軸上下駆動機構６１によって行う。なお開口６９の中央部分は、ロボットハンド７５を通過させるために大きく開口している。
【００２３】
ここで半導体ウエハＷ表面に銅を電解メッキする場合は、銅はシリコン中へ拡散しやすいため、ウエハ表面の被めっき面にはバリヤ層としてＴｉ，Ｔａ，ＴｉＮ，ＴａＮ等の金属又はその化合物を成膜し、バリヤ層又はその上に薄く成膜された銅層を陰極とし、又前記陽極板３０を陽極として電解めっきを行う。
【００２４】
なお半導体ウエハＷに給電するためのカソードピン７３はめっき液が触れるとカソードピン７３の部分にもめっき層が析出し、半導体ウエハＷを取り出す際にカソードピン７３近傍のめっき層を破損する危険性が高いので、半導体ウエハＷを基板保持部６３により保持した際に、半導体ウエハＷの表面の外周部をめっき液が浸入しないようシール部材７１でシールし、カソードピン７３を基板保持ケース６５と半導体ウエハＷとシール部材７１で形成されためっき液に触れない空間において半導体ウエハＷ表面に接触させている。
【００２５】
従来、めっき槽の下方からめっき液を噴出させる噴流めっき方式では、半導体ウエハＷの被めっき面を下にして、半導体ウエハＷはめっき槽のめっき液面より上に位置し、噴流によって盛り上がっためっき液面に被めっき面を接触させる方法が一般的であった。しかし本実施形態では、シール部材７１によって被めっき面以外をめっき液に接触させない基板保持部６３を用いているため、基板保持部６３と基板保持部６３に保持された半導体ウエハＷを、めっき液中に浸漬してめっきを行うことができる。これにより被めっき面と陽極板３０との距離を自由に調整できる。また半導体ウエハＷを基板保持部６３に保持させたままめっき槽１０外部に移動し、半導体ウエハＷ及び基板保持部６３を水洗浄することも可能である。
【００２６】
ところでめっき槽１０内部のめっき液流れや陽極板３０と被めっき面との間の電界などは円周方向に必ずしも一様にはならないため、めっきの均一性を向上するために、半導体ウエハＷの電解めっき中に半導体ウエハＷをめっき槽１０内で回転させることが有効である。このため前記図１に示すモータ（回転駆動機構）５９によって基板保持部６３を水平面内で回転させる。なお半導体ウエハＷを回転させる他の目的は、半導体ウエハＷ表面とめっき液の相対速度を増加することによって半導体ウエハＷ表面近傍の濃度拡散層を薄くし、これによってめっきが供給律速になることを防止し、全面均一なめっき皮膜を形成し、更に電流密度を大きくし高速めっきを可能にするためである。
【００２７】
基板保持部６３の回転は、上記めっき時だけでなく、半導体ウエハＷを基板保持部６３に装着後めっき液に接触させる際の気泡除去、電解めっき終了後に基板保持部６３及び半導体ウエハＷをめっき液面上に上昇させた後の回転による液切りにも有効である。
【００２８】
基板保持部６０のめっき中の回転は、１０〜３００ｒｐｍの低速回転であるが、めっき終了後基板保持部６３及び半導体ウエハＷをめっき液に接触しない位置まで上昇させて液切りを行うには、５００ｒｐｍ以上の回転（望ましくは１０００ｒｐｍ以上の回転）が必要になる。
【００２９】
次に図１に示すめっき装置を用いてめっき槽１０内でめっきを行う方法を説明する。
【００３０】
まず未処理の半導体ウエハＷを基板保持部６３に装着後、ポンプ４１を駆動することでめっき液貯留槽３９内のめっき液をめっき液噴射管３５からめっき槽１０内に噴射する。基板保持部６３を５０〜３００ｒｐｍ程度で回転させながら中央部の盛り上がっためっき液面に半導体ウエハＷが接触するまで降下し、めっき液面中央が半導体ウエハＷに接触した状態から更にゆっくりと基板保持部６３を降下させ、電解めっきを行う。この時の降下速度は３０ｍｍ／秒以下が望ましい。めっき液面の中央部を盛り上げることは、半導体ウエハＷをめっき液中に浸漬してめっきを行う場合でも、めっきを開始する前に半導体ウエハＷとめっき液を接触させる段階で半導体ウエハＷの被めっき面とめっき液の間から気泡を除去するために有効である。こうすることにより、半導体ウエハＷ下面にめっき液が充填され、半導体ウエハＷと基板保持ケース６５下部との空間から空気を排出する。この空気の排出をさらに効率良く行うため、図４に示す空気通路６５ｂが設けられている。なおこの空気通路６５ｂは、めっき後の回転液切り時の液排出用の通路としても有効である。
【００３１】
噴射されためっき液は、めっき槽１０の上縁部からオーバーフローし、めっき液受け１３に回収され、配管１５を通ってめっき液貯留槽３９に流入する。まためっき液噴射管３５から噴射されためっき液の一部は、前記陽極板３０の外周を通って流出孔１１からめっき槽１０の外部に流出させられ、フィルター（又はセパレータ）３７によってブラックフイルムの剥離片や陽極板３０への付着物、堆積物等を除去した後、めっき液貯留槽３９に流入する。図１に示す実施形態では流出孔１１からめっき液貯留槽３９の間は重力によって流下させているが、流出孔１１からフィルター（又はセパレータ）３７の間にポンプを設けても良い。
【００３２】
以上のように陽極板３０の近傍に流出孔１１を設けたので、陽極板３０表面に形成されたブラックフィルムが剥離し、微小なパーティクルになったものをめっき液と共にめっき層１０の外部に流出させることができ、前記パーティクルがめっき液に混合して半導体ウエハＷの被めっき面にまで運ばれて被めっき面に付着することが防止される。又ブラックフィルム以外にも陽極板３０への付着物や堆積物が噴流に乗って被めっき面にまで運搬されて被めっき面に付着することも防止される。
【００３３】
硫酸銅電解めっきにおいて使用する含リン銅陽極板は、表面に形成するブラックフィルムの働きにより、陽極の不動態化を防ぎ、銅の不均化反応を抑制しており、健全なめっき膜を作るに当たり重要な役割をなしている。しかしこのブラックフィルムは陽極面から剥離してパーティクルになり、めっき膜の異常析出にも影響を与えるため、ブラックフィルムが付着した陽極板３０と半導体ウエハＷとの位置関係やその間のめっき液の流れに注意を要する。特に陽極板３０表面を流れためっき液の下流に被めっき面を位置させないことが重要である。ブラックフィルムはめっき液より重く、ブラックフィルムの剥離した破片の大部分はめっき層１０底部に沈み、ブラックフィルム以外の陽極板３０への付着物や堆積物もめっき液より重いものが多いため、流出孔１１はこの実施形態のように陽極板３０付近の陽極板３０よりも下の位置に設けることが望ましく、またこの実施形態のようにめっき層１０の底部が錐形状になっている場合にはその最下点付近に設けることが望ましい。流出孔１１から流出されるめっき液流れは、陽極板３０表面部にできるだけ沿った穏やかな流れとし、陽極板３０表面のブラックフィルムの剥離片や付着物、堆積物等を、流れと共に流出孔１１から流出させる。陽極板３０表面に強い流れを当てることはブラックフィルムの剥離を促進し、ブラックフィルムの状態を安定に保つ上で望ましくないので、避けるべきである。
【００３４】
上記実施形態においてはめっき液噴射管３５を陽極板３０の中央に通すとともに、めっき液の一部を陽極板３０の周囲から陽極板３０の下方にある流出孔１１を通してめっき槽１０の外部に流出するようにしているが、図５に示すように、陽極板３０自体に複数の貫通孔３３を設け、これらの貫通孔３３を通っためっき液を流出孔１１からめっき槽１０の外部に流出するようにしても良い。このように構成しても陽極板３０の表面から剥離したブラックフィルムや陽極板３０への付着物や堆積物が噴流に乗って被めっき面にまで運搬されて被めっき面に付着することを防止できる。
【００３５】
陽極板３０は半導体ウエハＷの被めっき面と略同じ程度の大きさがあれば図５に示すように半導体ウエハＷに対向した平面とするが、陽極板３０が半導体ウエハＷの被めっき面に比べて大幅に小さく、且つ半導体ウエハＷの被めっき面と陽極板３０との間隔が小さい場合には、図６に示すように球面状にすることが望ましい。
【００３６】
また図５，図６に示す実施形態においては、めっき液噴射管３５を、噴流が陽極板３０に直接触れないように、めっき槽１０の底面（側壁であってもよい）の外周の近傍（中心軸から離れた位置）に、同一高さで円周に沿って等間隔に複数本（図では４本）設置している。めっき液噴射管３５の噴射方向は、めっき槽１０の上端部と噴流の方向線がめっき槽１０の中央より該めっき液噴射管３５に近い側で交わり、且つめっき槽１０の中心軸から若干横方向にずれた方向を向き、さらにめっき槽１０の中心軸部分では半導体ウエハＷの半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過するようにしている。なお半導体ウエハＷの中心軸とめっき槽１０の中心軸とは一致している。同一のめっき槽１０に配設された全てのめっき液噴射管３５について、めっき液がオーバーフローする平面と噴射方向線との交点とめっき槽１０の中心軸との間隔は全てのめっき液噴射管３５について略同一の間隔であり、噴射方向は全てのめっき液噴射管３５について、めっき槽１０の中心軸に向かって同じ側に略同じ角度だけずれているように、めっき液噴射管３５の方向を調節する。全てのめっき液噴射管３５の流量は、相互に略等しくなるように各めっき液噴射管３５に設けた図示しない流量調整弁によって調整する。
【００３７】
これら複数のめっき液噴射管３５を用いることにより、陽極板３０をめっき槽１０の中央に配置すると共に、めっき液噴射管３５からの噴流により、液面中央部を盛り上げることができ、前述のように半導体ウエハＷを下降することでその被めっき面のめっき液との接触を徐々に広げ、半導体ウエハＷ下面の気泡を除去することが容易に可能になる。
【００３８】
まためっき液噴射管３５によるめっき液の噴射方向を上述のように設定したので、略円筒形のめっき槽１０内に緩やかな渦流が生じ、流れが安定すると共に、噴流だけでは流速が低下するめっき槽１０の外周部に流速を与え、被めっき面全体の流速分布を改善することができる。めっき槽１０内のめっき液を回転させるだけであれば噴流の方向はめっき槽１０外周に沿う方向（水平面方向）に向けることが効果的であるが、その場合めっき液面は中央が低く外周が高くなり、半導体ウエハＷ下面の気泡を除去しにくい。そこで液面の中央部を高くした状態でめっき液に回転を与えるため、噴流の方向は上述の様に半導体ウエハＷ半径の１／２より小さい距離だけ中心軸から離れた位置を通過させるのが良い。
【００３９】
また図７に示すように陽極板３０を貫通しためっき液を配管からなる流出孔１１からめっき槽１０外部に流出させるようにしても良い。この実施形態の場合、めっき液噴射管３５を陽極板３０の上部中央にその噴出口が真上を向くように設置している。
【００４０】
このように構成しても陽極板３０の表面から剥離したブラックフィルムや陽極板３０への付着物や堆積物が噴流に乗って半導体ウエハＷの被めっき面にまで運搬されて被めっき面に付着することを防止できる。まためっき液面中央を盛り上げることができることも言うまでもない。
【００４１】
また図８に示す実施形態は、めっき槽１０を略円筒形に形成し、底部の周囲部分は中央が低くなるようなテーパ形状で、中央部は略平面とし、めっき槽１０内の下部中央に設けた陽極板３０の外周の略下方にめっき液をめっき槽１０の外部に排出する複数の流出孔１１を設けている。
【００４２】
めっき槽１０の内周側面には、めっき液供給部４５が設けられ、その内部は多孔板４７によって仕切られ、多孔板４７の下の部屋にはめっき液供給管４９が接続されている。多孔板４７によって仕切られた上側の部屋にはめっき槽１０の内側に向かう第２の多孔板４８が同一高さで円周に沿って設けられている。従ってめっき液供給管４９からめっき液供給部４５内に導入されためっき液は、多孔板４７，４８を通過してめっき槽１０の内部に略水平で且つめっき槽１０の中心軸方向を向いて流出される。
【００４３】
まためっき槽１０内の第２の多孔板４８よりも上の位置に仕切り板８０を設け、仕切り板８０の中央にはウエハ直径より小さい直径を持つ１つの穴８１を設けている。これによって仕切り板８０より下側は、仕切り板８０に設けた穴８１と底面の流出孔１１だけが開口となるため、めっき液供給管４９から供給されるめっき液の流量の大半が穴８１から半導体ウエハＷに向かって流れる。仕切り板８０の穴８１から上昇しためっき液は半導体ウエハＷ表面に新たなめっき液を供給し、めっき槽１０の上端部からオーバーフローする。オーバフローしためっき液は上記実施形態と同様にめっき液受け１３によって回収される。
【００４４】
一方めっき液の一部は、下方の陽極板３０に向かって流れ、陽極板３０表面のブラックフィルム剥離片や付着物等と共に、底面の流出孔１１から流出する。
【００４５】
オーバーフローしためっき液及び流出孔１１から流出しためっき液をろ過してめっき液供給管４９に供給する手段は、前記図１で説明した手段と同様である。また半導体ウエハＷを保持する手段も図１で説明した機構（または下記する図  ９で説明する機構）を用いることができる。
【００４６】
ところで噴流による半導体ウエハＷの被めっき面の中央から外周に至る流れは、半径方向の流速の不均一をもたらし、めっき液をめっき槽の中心周りに渦流とすることや、半導体ウエハＷを回転させることは不均一を低減させる効果はあっても完全に解消することは難しい。被めっき面と流れの相対速度を被めっき面全体で均一にする方法として、被めっき面に沿った平行流を用いる方法があるが、基板保持部６３の被めっき面の開口の周囲に段差や勾配ができるため、平行流を実現することは困難が多い。
【００４７】
一方半導体ウエハＷを並進回転運動させることにより、被めっき面全体のめっき液との相対速度分布を改善することが可能である。並進回転運動はスクロール運動とも呼ばれ、半導体ウエハＷ自体の方向を変化させることなく、半導体ウエハＷ全体を小さな円運動させる運動であり、半導体ウエハＷ上の全ての点で周囲に対して同じ相対速度を持つことが特徴である。この場合でも、めっき槽１０内の流れや電界の不均一の影響を低減するため、基板保持部回転軸周りにゆっくりとした回転を行わせる。
【００４８】
このための機構の１例を図９に示す。この機構は、駆動部１００の下に基板保持部１１０を取り付けて構成されている。基板保持部１１０はＬ１を回転中心として設けられた回転軸１１１の下部に固定された回転板１１３に複数のクランク軸１１５によって回転可能に固定されている。回転軸１１１には回転中心Ｌ１からスクロール半径だけ偏芯した位置にあるスクロール中心Ｌ２に中心を持つスクロール軸１１７が回転可能に貫通固定されている。スクロール軸１１７の下部はスクロール軸１１７からスクロール半径だけ偏芯した位置に中心を持ち、スクロール軸１１７より大きな半径の円柱状に加工されて、基板保持部１１０上面に回転可能に固定されている。各クランク軸１１５の中心及びスクロール軸１１７の中心の相対位置は、回転板１１３と基板保持ケース１１９上面において同一の相対位置になっている。これによって回転軸１１１を固定してスクロール軸１１７を回転することにより、基板保持ケース１１９はスクロール中心の周りに並進回転運動（スクロール運動）を行う。回転軸１１１が回転するとスクロール軸１１７の位置が移動するため、スクロール軸１１７を回転させるスクロール用モータ１２１は駆動部１００内部において回転軸１１１上端に固定する。基板押え板１２３を上下させる基板押え軸１２５は、スクロール軸１１７のスクロール中心Ｌ２を貫通し、下方は基板保持ケース１１９内でスクロール半径に等しい距離だけクランク状に曲げて、下端は基板押え板１２３の中心に回転可能で軸方向の力を伝達するように固定する。基板押え軸１２５の上部はスクロール軸１１７を貫通後、軸力及び曲げモーメントを伝達するが回転は自在なジョイント２個とクランク軸を用い、回転中心Ｌ１上に配置したエアシリンダ等の押え板上下駆動機構１２７に接続する。これによりスクロール運動によっても押え板上下駆動機構１２７の押し付け力を基板押え板１２３に伝達できる。回転軸１１１は駆動部１００内で回転用モータ１２９により駆動される。
【００４９】
めっき終了後の回転液切りにおいて、回転部分の重心を回転中心に近づけるため、スクロールの停止時に基板保持ケース１１９の中心が回転中心に重なるようスクロール軸１１７の停止位置を制御する。この手段としては光センサ又は磁気センサなどを用いて、スクロール軸１１７の駆動歯車の位置をモニタし、スクロール用モータ１２１の停止位置を制御すれば良い。
【００５０】
基板保持部１１０の昇降は駆動部１００内において各駆動機構と軸受けを保持する移動フレーム１３３を上下駆動機構１３１によって昇降させることにより行う。なお、図９では上下の移動量を小さくして示してあるが、実際にはめっき槽上部に液切り時の飛散防止カバーを設けるため、１００ｍｍ程度の移動量が必要である。上下駆動機構１３１による移動は半導体ウエハＷの浸漬位置、めっき液面上の回転液切り位置、ウエハ取り出し位置の３箇所に停止すると共に、めっき開始前の接液時に回転させながらゆっくりと下降させる必要があるため、上下駆動機構１３１はこれらに対応する制御可能な機構とする。
【００５１】
基板保持ケース１１９、基板押え板１２３、シール部材、カソードピンを用いた半導体ウエハＷを保持する機構は、図２と略同じである。なお１３５は基板取り出し口である。カソードピンと電源とを接続する配線は、基板保持ケース１１９の壁内部を通過させて、スライド可能なスリップリングにより基板押え軸１２５に伝え、押え板上下駆動機構１２７に設けた同様のスライド可能なスリップリングにより外部に取り出し、図示しない電源の陰極に接続する。
【００５２】
なお上記各実施形態ではめっきする被めっき基板として半導体ウエハを用いたが、他の各種基板のめっきに用いても良いことは言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１，５に記載するように、めっき槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき槽外部に流出せしめるようにしたので、めっき液中への陽極電極からのパーティクル混入が低減することにより、めっき品質が向上し、歩留まりが向上する。まためっき膜厚の均一性の向上ができる。
【００５４】
（２）請求項６に記載するようにめっき液噴射管を設置したので、めっき液面の中央部を盛り上げて基板の被めっき面とめっき液の間から気泡を効果的に除去できると共に、めっき液中に設置した陽極電極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行える。
【００５５】
（３）請求項７に記載するようにめっき液噴射管を設置したので、めっき液中に設置した陽極電極にめっき液の噴流が直接触れないようにすることが容易に行えるばかりか、めっき槽内で緩やかな渦流が生じ、流れが安定できると共に、噴流だけでは流速が低下する外周部に流速を与え、被めっき面全体の流速分布を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す全体概略構成図である。
【図２】基板保持部６３の部分を示す断面図である。
【図３】基板保持部６３を図２に直交する方向から見たときの要部拡大断面図である。
【図４】シール部材７１の要部拡大断面図である。
【図５】他の実施形態を示す図である。
【図６】他の実施形態を示す図である。
【図７】他の実施形態を示す図である。
【図８】他の実施形態を示す図である。
【図９】半導体ウエハＷを並進回転運動させる機構の１例を示す図である。
【図１０】従来のめっき装置を示す図である。
【符号の説明】
１０  めっき槽
１１  流出口
３０  陽極板（陽極電極）
３３  貫通孔
３５  めっき液噴射管
６３  基板保持部
Ｗ  半導体ウエハ（被めっき基板）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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