(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ槽中に電極と被メッキ基板とを対向して配置すると共に、被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と前記電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、
それぞれの給電接点と前記被メッキ基板の導電部との導通状態を検出する導通状態検出手段を設け、
前記導通状態検出手段は、前記被メッキ基板の導電部と各給電接点との接触抵抗を測定する接触抵抗測定手段を具備し、該接触抵抗測定手段で測定した接触抵抗値より各給電接点の導通状態を検出し、
前記接触抵抗測定手段は、交流発振回路、定電流回路、同期検波回路、ローパスフィルタを具備し、交流発振回路からの交流電流を定電流回路を介して給電接点間に通電し、前記同期検波回路の一方の入力端子に該給電接点間に発生した交流電圧を入力すると共に他方の入力端子に前記交流発振回路の交流電圧を入力し、該同期検波回路で両者の乗算を行い、その出力をローパスフィルタを通して前記給電接点間の抵抗値に比例した直流出力を得るように構成されたことを特徴とするメッキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のメッキ装置において、
前記接触抵抗測定手段は、前記給電接点間に該接触抵抗測定手段を接続するための配線材の抵抗値をキャンセルする手段を具備し、測定結果に配線材の抵抗値が影響を与えないようにしたことを特徴とするメッキ装置。
【請求項３】
メッキ槽中に電極と被メッキ基板とを対向して配置すると共に、被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と前記電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、
それぞれの給電接点と前記被メッキ基板の導電部との導通状態を検出する導通状態検出手段を設け、
前記導通状態検出手段は、前記被メッキ基板の導電部と各給電接点との接触抵抗を測定する接触抵抗測定手段を具備し、該接触抵抗測定手段で測定した接触抵抗値より各給電接点の導通状態を検出し、
前記接触抵抗測定手段は、前記給電接点間に該接触抵抗測定手段を接続するための配線材の抵抗値をキャンセルする手段を具備し、測定結果に配線材の抵抗値が影響を与えないようにしたことを特徴とするメッキ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は半導体ウエハ等の被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置に関し、特に均一な膜厚のメッキ膜を形成できるメッキ装置に関するものである。
背景技術
近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の微細な溝や穴等が形成された被メッキ基板の該溝や穴等を埋めるのに、銅メッキ等の金属メッキで該溝や穴を埋める手法が採用されている。従来この種のメッキ装置としてフェースダウン方式のメッキ装置がある。該メッキ装置１０は図１に示すように、メッキ槽１０１の上部に半導体ウエハ等の被メッキ基板１２をそのメッキ面を下向きに配置し、メッキタンク１０３内のメッキ液Ｑをポンプ１０４によりメッキ液供給パイプ１０５を通して、メッキ槽本体１０１の底部から噴出させ、被メッキ基板１２のメッキ面に垂直にメッキ液Ｑの噴流を当てている。
メッキ槽本体１０１をオーバーフローしたメッキ液Ｑはメッキ槽本体１０１の外側に配置された捕集槽１０６により回収される。陽極電極１０７と陰極電極である被メッキ基板１２を装着したメッキ治具１１の間に所定の電圧を印加することにより、該陽極電極１０７と被メッキ基板１２の間にメッキ電流が流れ、被メッキ基板１２のメッキ面にメッキ膜が形成される。
図２はメッキ治具１１の給電部の構成の一部を示す断面図である。
図示するようにメッキ装置はメッキ液Ｑを収容したメッキ槽１０内に半導体ウエハ等の被メッキ基板１２を装着したメッキ治具１１と、陽極電極１０７を対向して配置した構成である。そしてメッキ治具１１と陽極電極１３の間にメッキ電源１４から所定の直流電圧を印加し、被メッキ基板１２にメッキ膜を形成する。
メッキ治具１１には給電部が設けられ、該給電部は被メッキ基板１２の表面の導電部に当接する給電接点１５が配置され、該給電接点と前記メッキ電源が電気的に接続され、該メッキ電源からメッキ電流は陽極電極、被メッキ基板及び給電接点を通して流れる。
図示するように、給電部は環状の枠体１７の内周側に環状のパッキン１８が設けられ、該パッキン１８の内側に給電環１９が配置され、該給電環１９に所定の間隔で複数の給電接点１５が配置されている。該給電接点１５の先端が被メッキ基板１２の外周部表面に形成された導電部（図示せず）に接触し、該導電部と給電接点１５は電気的に接続される。また、パッキン１８の先端は被メッキ基板１２の表面に押圧されて密着し、メッキ液がパッキン１８の内側に浸入するのを防ぎ、給電接点１５及び給電環１９等がメッキ液に曝されない構造となっている。
図３及び図４は従来の給電部の給電環１９に給電接点１５を取付けた状態を示す図である。図３では給電環１９に所定の間隔で給電接点１５が取付けられる。また、図４では給電環１９が絶縁部材２０で電気的に複数個（図では４個）に分割され、該分割された給電環１９のそれぞれに給電接点１５が取付けられている。
図３に示すように、共通の給電環１９に複数の給電接点１５を設けた構成の給電部１６では、各給電接点１５の接触抵抗の差により電流が流れやすい給電接点１５と電流が流れにくい給電接点１５が生じる。そして電流が流れにくい給電接点１５の近傍のメッキ膜厚が薄くなるという問題がある。
また、図４に示すように、給電環１９を絶縁部材２０で分割し、複数の給電区に区分し、各給電区にそれぞれ給電接点１５を設けた構成の給電部１６では、各給電接点１５毎に電流値を制御することができるから、この電流制御で各給電接点１５毎の電流誤差を小さくすることができるが、給電接点１５と給電接点１５の間は電流が流れにくくメッキ膜厚が薄くなるという問題がある。
発明の開示
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、被メッキ基板の導電部に接触する複数の給電接点の導通状態（接触状態）を検出できる導通状態検出手段及び各給電接点を通して流れるメッキ電流を均一化して均一な膜厚のメッキ膜が形成できるメッキ装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明は、メッキ槽中に電極と被メッキ基板とを対向して配置すると共に、被メッキ基板の表面に設けた導電部に接触する複数の給電接点を具備し、該複数の給電接点と電極との間に所定の電圧を印加し、該給電接点を通してメッキ電流を通電することにより、該被メッキ基板にメッキを施すメッキ装置において、それぞれの給電接点と被メッキ基板の導電部との導通状態を検出する導通状態検出手段を設けたことを特徴とする。
また、導通状態検出手段は複数の給電接点のそれぞれを通して流れる電流を検出する電流検出器を具備し、該電流検出器で検出された電流より各給電接点の導通状態を検出することが好ましい。
更にまた、導通状態検出手段は、被メッキ基板の導電部と各給電接点との接触抵抗を測定する接触抵抗測定手段を具備し、該接触抵抗測定手段で測定した接触抵抗値より各給電接点の導通状態を検出することが好ましい。
これにより、複数の給電接点のそれぞれの導通状態を検出する導通状態検出手段を設けたので、各給電接点の導通状態を確認でき、メッキ膜が不均一となる原因の一つを除去できる。
また、前記接触抵抗測定手段は、交流発振回路、定電流回路、同期検波回路、ローパスフィルタを具備し、交流発振回路からの交流電流を定電流回路を介して給電接点間に通電し、前記同期検波回路の一方の入力端子に該給電接点間に発生した交流電圧を入力すると共に他方の入力端子に前記交流発振回路の交流電圧を入力し、該同期検波回路で両者の乗算を行い、その出力をローパスフィルタを通して前記給電接点間の抵抗値に比例した直流出力を得る。
また、前記接触抵抗測定手段は、前記給電接点間に該接触抵抗測定手段を接続するための配線材の抵抗値をキャンセルする手段を具備し、測定結果に配線材の抵抗値が影響を与えないようにする。
また、各給電接点を通して流れるメッキ電流を検出するメッキ電流検出手段を設け、メッキ電流検出手段で検出される各給電接点を通して流れるメッキ電流が均一になるように制御するメッキ電流制御手段を設けることで、各給電接点を通して流れるメッキ電流を均一にすることができ、被メッキ基板の被メッキ面に膜厚の均一なメッキ膜を形成できる。
また、本発明のメッキ装置は、前記各給電接点は被メッキ基板の電気導電部に当接する複数の接片を具備することを特徴とする。これにより、各給電接点の接片は略均等な圧力で被メッキ基板の導電部に当接し、均等な導通状態が得られ、均等な膜厚のメッキ膜が形成できる。また、給電接点間の電流値を揃えるように補正することにより、被メッキ基板の全面にわたって更に均等な膜厚のメッキ膜が形成できる。
【図面の簡単な説明】
図１はフェースダウン方式のメッキ槽の構成例を示す図である。
図２はメッキ治具の給電部の構成の一部を示す断面図である。
図３は従来の給電部の給電環に給電接点を取付けた状態を見た斜視図である。
図４は従来の給電部の給電環に給電接点を取付けた状態を見た斜視図である。
図５は本発明のメッキ装置の導通状態検出手段の概略構成を示す図である。
図６は本発明のメッキ装置の導通状態検出手段の構成例を示す図である。
図７は給電接点間の抵抗の等価回路の構成を示す図である。
図８は給電接点間の抵抗値を測定するための基本的な回路構成例を示す図である。
図９は図８の回路で配線材及び給電接点間の抵抗値の等価回路を示す図である。
図１０は本発明のメッキ装置の給電接点の接触抵抗測定及びメッキ電流供給のための配線構成を示す図である。
図１１は本発明のメッキ装置の接触抵抗測定装置の回路構成を示す図である。
図１２は本発明のメッキ装置のメッキ電流供給装置の回路構成を示す図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは本発明のメッキ装置のメッキ治具の給電部に設けられる給電接点の構成例を示す図で、図１３Ａは平面図、図３ＢはＡ−Ａ断面図である。
図１４は本発明に係るメッキ装置のメッキ槽の構成例を示す図である。
図１５は図１４のＢ部分の拡大図である。
図１６は本発明のメッキ治具の給電部の構成の一部を示す断面図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは本発明に係るメッキ装置の全体構成例を示す図で、図１７Ａはその平面図、図１７Ｂはその側面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図５は本発明のメッキ装置の導通状態検出手段の概略構成を示す図である。半導体ウエハ等の被メッキ基板１２の導電部に複数の給電接点１５が接触しており、該給電接点１５はそれぞれ導通状態検出手段２２に接続されている。なお、本発明のメッキ装置の構成は図１に示すメッキ装置と略同じであり、導通状態検出手段２２と陽極電極１３の間にはメッキ電源１４が接続される。
被メッキ基板１２にメッキを施すに際し、導通状態検出手段２２で各給電接点１５の導通状態を検出し、導通の不良（給電接点１５と導電部の接触不良）がある場合はスイッチ２３を開放し、メッキ電源１４を遮断するか、警報を発する。
図６は本発明のメッキ装置の導通状態検出手段２２の構成例を示す図である。図６において、２２−１、２２−２はそれぞれ抵抗値ＲA、ＲBが所定値の抵抗器であり、２２−３はメッキ装置の各給電接点１５の接触抵抗を含む各給電接点１５を通る電流回路であり、２２−４は抵抗値ＲGが可変な可変抵抗器である。図示するように、抵抗器２２−１、２２−２、電流回路２２−３、可変抵抗器２２−４をブリッジ回路２４に接続し、その中間に電流検出器２２ａを接続する。このようなブリッジ回路２４を給電接点１５の数だけ設けて、導通状態検出手段２２を構成する。
上記構成の導通状態検出手段２２において、各給電接点１５の導通状態が正常の場合の接触抵抗を含む各給電接点１５を通る電流回路の抵抗値をＲXとして、電流検出器２２ａの検出電流が０になるように、可変抵抗器２２−４の抵抗値ＲGを調整すると、
ＲX＝ＲB／ＲA・ＲG
となる。
各給電接点１５を通る電流回路の抵抗値ＲXの変化は主に各給電接点１５の接触抵抗に依存するから、各給電接点１５の導通状態が不良となり接触抵抗が増加するとブリッジ回路２４のバランスがくずれ電流検出器２２ａに電流が流れる。この検出電流が所定値以上の時、導通不良として前述のように、メッキ電源を遮断するか、その旨の警報を行う。
上記のように導通状態検出手段２２を設けることにより、メッキ治具１１に装着された被メッキ基板１２の導電部と各給電接点１５の接触状態をメッキ処理に先立って、或いはメッキ処理中も確認できるから、各給電接点１５の導通状態不良によるメッキ膜厚の不均一を防止することができる。
なお、図５及び図６においては、給電接点１５の数だけ電流検出器２２ａを含むブリッジ回路を設けているが、該電流検出器２２ａを含むブリッジ回路２４を１個として、スイッチを切り替えて各給電接点１５の導通状態（接触状態）を確認するようにしてもよい。また、電流検出器２２ａを含むブリッジ回路を用いたが、電流検出器２２ａの感度が高いものであれば、図５に示すように、各給電接点１５を電流検出器２２ａに直接接続して、各給電接点１５を通して流れる電流を直接検出するようにしてもよい。
被メッキ基板１２の導電部と給電接点１５の導通状態を検出するには、給電接点１５と給電接点１５との間の抵抗値を測定し、接触抵抗を検出する方法がある。給電接点１５と給電接点１５の間のそれぞれの抵抗値は、図７に示すように、被メッキ基板１２の導電部と給電接点１５との間の接触抵抗値Ｒｌ、Ｒ３と被メッキ基板１２の導電部自身の抵抗値Ｒ２の合成抵抗値Ｒ０である。ここで接触抵抗値Ｒｌ、Ｒ３は略数百ｍΩ程度であるから、高精度に抵抗値を測定する必要がある。
図８は精度良く合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３を測定するための基本的な回路構成を示す図である。図８において、３１は交流電源（発振回路）、３２は定電流回路、３３は増幅器、３４は同期検波回路（二乗算回路）、３５はローパスフィルタである。交流電源３１からの交流電圧ｅ1ｓｉｎωｔを同期検波回路３４の一方の端子（Ｘ）に入力し、給電接点１５と１５の間の抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３に交流電源３１からの交流を定電流回路３２を通して定電流を通電し、その両端に発生する電圧を増幅器３３を介して増幅した交流電圧ｅ2ｓｉｎωｔを他方の端子（Ｙ）に入力する。
同期検波回路３４では交流電圧ｅ1ｓｉｎωｔと交流電圧ｅ2ｓｉｎωｔを乗算して、
（ｅ1・ｅ2・ｓｉｎωｔ2）／１０＝｛（ｅ1・ｅ2）／２０｝（１−ｃｏｓ２ωｔ）の出力電圧を得る。この出力電圧をローパスフィルタ３５を通すことにより、ｃｏｓ２ωｔを除去することにより、ローパスフィルタ３５の出力は、
（ｅ1・ｅ2）／２０
の直流出力となる。この直流出力は合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３に比例したものとなる。
上記合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３は通常７００ｍΩ〜９００ｍΩであるから、これを正確に測定するためには、配線材の抵抗値をキャンセルしなければならない。図９は配線材の抵抗値をキャンセルすることを説明するための等価回路を示す図である。図９において、ｒｌ、ｒ２は定電流回路３２を給電接点１５、１５（Ａ、Ｂ）に接続する配線材の抵抗値を示し、ｒ３、ｒ４は増幅器３３を給電接点１５、１５（Ａ、Ｂ）に接続する配線材の抵抗値を示す。定電流回路３２からの電流をＩM、増幅器３３に流れる電流をＩV、合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３に流れる電流をＩとする。
増幅器３３は入力インピーダンスが１００ＭΩと高い演算増幅器を用いるから、ＩV≪ＩMとなり、Ｉ≒ＩMとなる。従って、ＩV≒０により、増幅器３３の入力電圧ＥMは、
ＥM＝Ｅ−ＩV（ｒ３＋ｒ４）≒Ｅ
ここで、Ｅは合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３の両端の電圧である。定電流回路３２の出力側から増幅器３３側を見た抵抗値ＲMは
ＲM＝ＥM／ＩM
ＲM＝Ｅ／Ｉ≒Ｒ０
となる。合成抵抗値Ｒ０の両端Ａ、Ｂまで定電流回路３２と増幅器３３を配線することにより、上記配線材の抵抗値ｒｌ〜ｒ４をキャンセルすることができる。
上記抵抗測定方法及び配線材の抵抗値のキャンセル方法を用いたメッキ装置を図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は給電接点の接触抵抗測定及びメッキ電流供給のための配線構成、図１１は接触抵抗測定装置の回路構成、図１２はメッキ電流供給装置の回路構成をそれぞれ示す図である。図１０に示すように、陽極電極１３には端子Ｔ0が接続され、メッキ治具１１の給電接点１５−１〜１５−８のそれぞれには端子Ｉ1〜Ｉ8が直接接続され、更に切替スイッチＳ1〜Ｓ8を介して端子Ｖ1〜Ｖ8と端子Ｔ1〜Ｔ8が接続されている。
接触抵抗測定装置は図１１に示すように、４個の接触抵抗測定回路４１−１〜４１−４で構成され、接触抵抗測定回路４１−１〜４１−４は各々同じ構成である。接触抵抗測定回路４１−１でその構成を説明すると、交流電源（発振回路）３１、定電流回路３２、増幅器３３、同期検波回路３４、ＤＣ増幅器３６、ローパスフィルタ３５及びＡ／Ｄ変換器３７を具備する。接触抵抗測定回路４１−１は端子Ｖ1、Ｖ2、Ｉ1、Ｉ2が設けられ、それぞれ図１０の端子Ｖ1、Ｖ2、Ｉ1、Ｉ2に接続される。接触抵抗測定回路４１−２は端子Ｖ3、Ｖ4、Ｉ3、Ｉ4が設けられ、それぞれ図１０の端子Ｖ3、Ｖ4、Ｉ3、Ｉ4に接続される。接触抵抗測定回路４１−３は端子Ｖ5、Ｖ6、Ｉ5、Ｉ6が設けられ、それぞれ図１０の端子Ｖ5、Ｖ6、Ｉ5、Ｉ6に接続される。接触抵抗測定回路４１−４は端子Ｖ7、Ｖ8、Ｉ7、Ｉ8が設けられ、それぞれ図１０の端子Ｖ7、Ｖ8、Ｉ7、Ｉ8に接続される。
上記構成の接触抵抗測定装置において、メッキ槽１０１（図１参照）にメッキ液を収容する前に、切替スイッチＳ1〜Ｓ8を接点ｃ側に切り替え、接触抵抗測定回路４１−１〜４１−４の各定電流回路３２から被メッキ基板（図示せず）を装着したメッキ治具１１の給電接点１５−１と１５−２、１５−３と１５−４、１５−５と１５−６、１５−７と１５−８の間にそれぞれ定電流を供給し、それぞれの給電接点１５間に発生する電圧を増幅器３３、同期検波回路３４、ＤＣ増幅器３６、ローパスフィルタ３５を介して測定する。これにより、上記のように配線材の抵抗値がキャンセルされ、合成抵抗値Ｒ０＝Ｒｌ＋Ｒ２＋Ｒ３に比例した直流出力を得ることができる。
上記ローパスフィルタ３５の直流出力をＡ／Ｄ変換器３７でデジタル信号に変換し、ＣＰＵに送る。ＣＰＵはこの直流出力から給電接点１５に接触不良があるか否かを判断し、接触不良がある場合は、どの給電接点１５が接触不良であるかを通知する。接触不良はメカニカル部の不具合で発生する場合があるので、接触不良の給電接点１５の再接触をすることにより、接触良好となる場合があるので、再接触を試みる。
上記のように接触抵抗測定装置で給電接点１５の接触不良が無い場合、即ち全ての給電接点の導通状態が良好な場合、切替スイッチＳ1〜Ｓ8を接点ａ側に切り替え、メッキ槽１０にメッキ液を収容し、図１２に示すメッキ電流供給装置からメッキ電流を供給する。
メッキ電流供給装置は図１２に示すように、８個のメッキ電流供給回路４２−１〜４２−８で構成され、メッキ電流供給回路４２−１〜４２−８は各々同じ構成である。それぞれ端子Ｔ0と端子Ｔ1〜Ｔ8を具備し、端子Ｔ0及びＴ1〜Ｔ8は図１０の端子Ｔ0及びＴ1〜Ｔ8に接続される。
メッキ電流供給回路４２の構成をメッキ電流供給回路４２−１で説明すると、メッキ電流検出回路３８、電流制御回路３９、メッキ電源４０を具備する。電流制御回路３９はＣＰＵからのメッキ条件の指令により、メッキ電流値を設定し、該設定したメッキ電流値をメッキ電源４０から端子Ｔ0、陽極電極１３、被メッキ基板１２（図１参照）、メッキ治具１１の各給電接点１５−１〜１５−８、各切替スイッチＳ1〜Ｓ8及び各端子Ｔ1〜Ｔ8を通して流す。
給電接点１５−１〜１５−８の各々を通して流れるメッキ電流はメッキ電流検出回路３８で検出され、該検出値は電流制御回路３９に出力され、該電流制御回路３９はメッキ電流が上記設定値になるようにメッキ電源４０を制御する。従って、給電接点１５−１〜１５−８の各々を通して流れるメッキ電流を均一に設定しておけば、各給電接点１５を通して流れるメッキ電流が均一となり均一な膜厚のメッキ膜が形成できる。
なお、上記接触抵抗測定装置及びメッキ電流供給装置は一例であり、本発明のメッキ装置の接触抵抗測定装置及びメッキ電流供給装置はこれに限定されるものではない。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明のメッキ装置のメッキ治具の給電部に設けられる給電接点の構成例を示す図である。給電接点１５は円弧状で複数個（図では８個）からなり、該複数個の給電接点１５で全体として円環状を形成している。各給電接点１５は複数個（図では８個）の接片１５−１を具備し、該複数個の接片１５−１が一体に形成されている。また、各給電接点１５はリン青銅等の高導電度を有し且つ弾性を有する金属板を板金加工等で製造する。
上記の構成の各給電接点１５を図４に示すように、給電環１９を絶縁部材２０で分割したそれぞれの給電区に設け、該給電接点１５の複数の接片１５−１が被メッキ基板１２の導電部に接触させ、各給電接点１５の電流値を補正することにより、各給電接点１５に流れる電流を均一にすることができる。また、給電接点１５はその先端が多数の接片１５−１で構成されるため、接片１５−１と接片１５−１の間隔を限りなく縮めることが可能となり、接片１５−１の廻りと接片１５−１間のメッキ膜の膜厚を均一にすることができる。
また、複数の給電接点１５で環状に形成し、更に各給電接点１５が複数の接片１５−１を具備するので、接点が被メッキ基板の導電部に接触した場合、押圧力が均等に分散され押圧力にアンバランスが発生しにくい。
また、上記複数の接片１５−１を具備する給電接点は図３に示すような１個の給電環１９に取り付けてもよい。
図１４は本発明に係るメッキ装置のメッキ槽の構成例を示す図である。図示するように、本メッキ槽１０はメッキ槽本体１０１内に半導体ウエハ等の被メッキ基板１２を保持するための基板保持体１１２が収容されている。該基板保持体１１２は基板保持部１１２−１とシャフト部１１２−２からなり、該シャフト部１１２−２は円筒状のガイド部材１１４の内壁に軸受１１５、１５を介して回転自在に支持されている。そして該ガイド部材１１４と基板保持体１１２はメッキ槽本体１０１の頂部に設けられたシリンダ１１６により上下に所定ストロークで昇降できるようになっている。
また、基板保持体１１２はガイド部材１１４の内部上方に設けられたモータ１１８により、シャフト部１１２−２を介して矢印Ａ方向に回転できるようになっている。また、基板保持体１１２の内部には基板押え部１１７−１及びシャフト部１１７−２からなる基板押え部材１１７を収納する空間Ｃが設けられており、該基板押え部材１１７は基板保持体１１２のシャフト部１１２−２内の上部に設けられたシリンダ１１９により上下に所定ストロークで昇降できるようになっている。
基板保持体１１２の基板保持部１１２−１の下方には空間Ｃに連通する開口１１２−１ａが設けられ、該開口１１２−１ａの上部には、図１５に示すように被メッキ基板１２の縁部が載置される段部１１２−１ｂが形成されている。該段部１１２−１ｂに被メッキ基板１２の縁部を載置し、被メッキ基板１２の上面を基板押え部材１１７の基板押え部１１７−１で押圧することにより、被メッキ基板１２の縁部は基板押え部１１７−１と段部１１２−１ｂの間に挟持される。そして被メッキ基板１２の下面（メッキ面）は開口１１２−１ａに露出する。なお、図１５は図１４のＢ部分の拡大図である。
メッキ槽本体１０１の基板保持部１１２−１の下方、即ち開口１１２−１ａに露出する被メッキ基板１２のメッキ面の下方には偏平なメッキ液室１２０が設けられ、メッキ液室１２０の下方に多数の孔１２１ａが形成された多孔板１２１を介して、偏平なメッキ液導入室１２２が設けられている。また、メッキ液室１２０の外側には該メッキ液室１２０をオーバーフローしたメッキ液Ｑを捕集する捕集樋１０６が設けられている。
捕集樋１０６で回収されたメッキ液Ｑはメッキ液タンク１０３に戻るようになっている。メッキ液タンク１０３内のメッキ液Ｑはポンプ１０４により、メッキ液室１２０の両側から水平方向に導入される。メッキ液室１２０の両側から導入されたメッキ液Ｑは多孔板１２１の孔１２１ａを通って、垂直噴流となってメッキ液室１２０に流れ込む。多孔板１２１と被メッキ基板１２の間隔は５〜１５ｍｍとなっており、該多孔板１２１の孔１２１ａを通ったメッキ液Ｑの噴流は垂直上昇を維持したまま均一な噴流として被メッキ基板１２のメッキ面に当接する。メッキ液室１２０をオーバーフローしたメッキ液Ｑは捕集樋１０６で回収され、メッキ液タンク１０３に流れ込む。即ち、メッキ液Ｑはメッキ槽本体１０１のメッキ液室１２０とメッキ液タンク１０３の間を循環するようになっている。
メッキ液室１２０のメッキ液面レベルＬQは被メッキ基板１２のメッキ面レベルＬWより若干ΔＬだけ高くなっており、被メッキ基板１２のメッキ面の全面はメッキ液Ｑに接触している。
基板保持体１１２の基板保持部１１２−１の段部１１２−１ｂは被メッキ基板１２の導電部と電気的に導通する電気接点１５が設けられ、該電気接点１５はブラシ１２６を介して外部のメッキ電源（図示せず）の陰極に接続されるようになっている。また、メッキ槽本体１０１のメッキ液導入室１２２の底部には被メッキ基板１２と対向して陽極電極１３が設けられ、該陽極電極１３はメッキ電源の陽極に接続されるようになっている。メッキ槽本体１０１の壁面の所定位置には例えばロボットアーム等の基板搬出入治具で被メッキ基板１２を出し入れする搬出入スリット１２９が設けられている。
上記構成のメッキ装置において、メッキを行うに際しては、先ずシリンダ１１６を作動させ、基板保持体１１２をガイド部材１１４ごと所定量（基板保持部１１２−１に保持された被メッキ基板１２が搬出入スリット１２９に対応する位置まで）上昇させるとともに、シリンダ１１９を作動させて基板押え部材１１７を所定量（基板押え部１１７−１が搬出入スリット１２９の上部に達する位置まで）上昇させる。この状態でロボットアーム等の基板搬出入治具で被メッキ基板１２を基板保持体１１２の空間Ｃに搬入し、該被メッキ基板１２をそのメッキ面が下向きになるように段部１１２−１ｂに載置する。この状態でシリンダ１１９を作動させて基板押え部１１７−１の下面が被メッキ基板１２の上面に当接するまで下降させ、基板押え部１１７−１と段部１１２−１ｂの間に被メッキ基板１２の縁部を挟持する。
この状態でシリンダ１１６を作動させ、基板保持体１１２をガイド部材１１４ごと被メッキ基板１２のメッキ面がメッキ液室１２０のメッキ液Ｑに接触するまで（メッキ面レベルＬQより上記ΔＬだけ低い位置まで）下降させる。この時、モータ１１８を起動し、基板保持体１１２と被メッキ基板１２を低速で回転させながら下降させる。メッキ液室１２０にはメッキ液Ｑが充満し、且つ多孔板１２１の多数の孔１２１ａを通した垂直の上昇流が噴出している。この状態で陽極電極１３と上記電気接点１５の間にメッキ電源から所定の電圧を印加すると陽極電極１３から被メッキ基板１２へとメッキ電流が流れ、被メッキ基板１２のメッキ面にメッキ膜が形成される。
上記メッキ中はモータ１１８を運転し、基板保持体１１２と被メッキ基板１２を低速回転させる。この低速回転はメッキ液室１２０内のメッキ液Ｑの垂直噴流を乱すことなく、被メッキ基板１２のメッキ面に均一な膜厚のメッキ膜を形成できるように設定する。
メッキが終了するとシリンダ１１６を作動させ、基板保持体１１２と被メッキ基板１２を上昇させ、基板保持部１１２−１の下面がメッキ液レベルＬQより上になったら、モータ１１８を高速で回転させ、遠心力で被メッキ基板のメッキ面及び基板保持部１１２−１の下面に付着したメッキ液を振り切る。メッキ液を振り切ったら、被メッキ基板１２を搬出入スリット１２９の位置まで上昇させ、ここでシリンダ１１９を作動させて、基板押え部１１７−１を上昇させると被メッキ基板１２は解放され、基板保持部１１２−１の段部１１２−１ｂに載置された状態となる。この状態でロボットアーム等の基板搬出入治具を搬出入スリット１２９から、基板保持体１１２の空間Ｃに侵入させ、被メッキ基板１２をピックアップして外部に搬出する。
メッキ装置を上記構成にすることにより、メッキ液室１２０内に多孔板１２１の多数の孔１２１ａを通し、メッキ液の垂直上昇流が形成されるから、従来のようにメッキ液噴流を被メッキ基板に垂直に当てるフェースダウン方式のメッキ槽に比較して、メッキ液の助走距離は小さくて済み、メッキ槽１０の深さ方向の寸法を小さくできる。従って、メッキ槽１０を複数台重ねて配置することが可能となる。
なお、上記実施形態例では電解メッキを例に説明したが、電気接点１５及び陽極電極１３を設けることなく、無電解メッキとすることができる。
図１６は、図１５に示す被メッキ基板とその支持部との具体的構造例を示す図である。基板保持部１１２−１の段部１１２−１ｂには、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す多数の接片１５−１を具備する給電接点１５が固定されている。多数の接片１５−１は被メッキ基板１２の導電部にそのバネ弾性により接触している。給電接点１５は、給電環１９に固定され、その給電環１９が基板保持部の段部１１２−１ｂに固定されている。被メッキ基板１２は、図示するようにそのメッキ面を下側に向けたフェースダウンで基板押え部１１７−１に固定されている。給電接点１５及び給電環１９の部分がパッキン１８により被覆され、メッキ液Ｑが侵入しないように保護されている。そして、給電接点１５は図１３Ａに示すように８個の接点に電気的に分割され、且つ多数の接片１５−１を備えているので、被メッキ基板の全円周面に均一なメッキ電流を供給することが可能であり、これにより均一なメッキ膜を形成することができる。
図１７Ａ及び図１７Ｂは本発明に係る上記構成のメッキ槽１０を用いたメッキ装置の全体構成例を示す図で、図１７Ａは平面構成を、図１７Ｂは側面構成をそれぞれ示す。図１７Ａに示すように、メッキ装置１４０はロード部１４１、アンロード部１４２、洗浄乾燥槽１４３、ロードステージ１４４、粗水洗槽１４５、メッキステージ１４６、前処理槽１４７、第１ロボット１４８及び第２ロボット１４９を具備する構成である。各メッキステージ１４６には図１４に示す構成のメッキ槽１０を２層重ねに配置している。即ち、メッキ装置全体として、計４台のメッキ槽１０が配置されている。これはメッキ槽１０が図１に示す従来のメッキ槽に比較して深さ寸法を小さくすることができるから、実現することができる。
上記構成のメッキ装置１４０において、ロード部１４１に載置されたカセットに収納された被メッキ基板１２は第１ロボット１４８で１枚ずつ取り出され、ロードステージ１４４に移送される。ロードステージ１４４に移送された被メッキ基板１２は第２ロボット１４９により、前処理槽１４７に移送され、該前処理槽１４７で前処理を施される。前処理の施された被メッキ基板１２は第２ロボット１４９でメッキステージ１４６のメッキ槽１０に移送され、メッキ処理が施される。メッキ処理の終了した被メッキ基板１２は第２ロボット１４９で粗水洗槽１４５に移送され、粗水洗浄処理が施される。該粗水洗浄処理が終了した被メッキ基板１２は更に第１ロボット１４８で洗浄乾燥槽１４３に移送され、洗浄処理され乾燥された後、アンロード部１４２に移送される。
上記のように、本発明に係るメッキ槽１０は被メッキ基板１２のメッキ面の下方に所定の間隔を設けて対向して配置された多孔板１２１との間に形成されたメッキ液室１２０と、多孔板１２１の下方に形成された偏平なメッキ液導入室１２２を具備し、メッキ液Ｑをメッキ液導入室１２２に水平方向より流し込み、多孔板１２１の多数の孔１２１ａを通して被メッキ基板１２のメッキ面に垂直なメッキ液の流れを形成するので、従来のメッキ液噴流を被メッキ基板に垂直に当てるフェースダウン方式のメッキ槽に比べてその深さ寸法を小さくすることが可能となる。従って、複数台のメッキ槽１０を重ねて配置することができメッキ装置全体として設置スペースが小さくなる。
なお、メッキ液Ｑとしては、銅メッキを行う硫酸銅メッキ液の他、他の金属メッキを行うメッキ液も使用可能なことは勿論である。
産業上の利用の可能性
本発明は、半導体基板上に銅等の微細な配線等をメッキにより形成するためのメッキ装置に関する。銅メッキによる配線は、アルミ等の配線に比較して電流容量を大きく取れる等の利点がある。このため、特に微細な配線を必要とする半導体素子の製造に好適に利用可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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