(57)【要約】【課題】めっき槽内でのめっき液の対流攪拌を阻害することなく、スラッジを除去する。【解決手段】めっき液が貯留されるめっき槽１と、該めっき槽１の上部開口位置で被処理基板Ｓをめっき液に接触させつつカソード電極６に接続状態に支持する基板支持部３と、めっき槽１内に配置されたアノード電極９と、めっき槽１内にめっき液を供給する液供給手段４と、めっき槽１の上部からめっき液を外部に排出する液排出手段５とを具備するめっき装置であって、液供給手段４はめっき槽１の底部からめっき液を上方に向かって噴出する噴出口１１ａを有しており、該噴出口１１ａよりも半径方向外方位置に、めっき槽１中のスラッジＧを排出するスラッジ排出口２２が形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液が貯留されるめっき槽と、該めっき槽の上部開口位置で被処理基板をめっき液に接触させつつカソード電極に接続状態に支持する基板支持部と、前記めっき槽内に配置されたアノード電極と、前記めっき槽内にめっき液を供給する液供給手段と、前記めっき槽の上部からめっき液を外部に排出する液排出手段とを具備するめっき装置であって、
前記液供給手段はめっき槽の底部からめっき液を上方に向かって噴出する噴出口を有しており、該噴出口よりも半径方向外方位置に、めっき槽中のスラッジを排出するスラッジ排出口が形成されていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
前記スラッジ排出口は、前記噴出口よりも下方位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
【請求項３】
前記めっき槽の内底面が、中央から半径外方に向けて漸次下り勾配の傾斜面に形成されており、その傾斜面の下端に前記スラッジ排出口が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のめっき装置。
【請求項４】
前記スラッジ排出口からスラッジとともに排出されためっき液を濾過するフィルターが設けられ、該フィルターによって濾過された後のめっき液を前記液供給手段に戻す液戻し管が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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、めっき槽の内部でめっき液を噴出してめっき槽の上部から流出させながら被処理基板にめっき膜を形成するめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のめっき装置として特許文献1に示される技術が知られている。この特許文献１に示されるめっき装置は、めっき液が貯留されるめっき槽と、めっき槽の上部開口に設けられ該上部開口に対して被処理基板となるウェハを支持する基板支持部と、めっき槽の底部中央に設けられて該めっき槽上部の基板に向けてめっき液を噴出させる液供給管と、めっき槽の上部に形成されて該めっき槽から溢れためっき液を外部に排出する液流出路とを具備している。また、基板支持部に支持される基板をカソード電極とし、かつ該カソード電極の下方に間隔をおいて配置された電極をアノード電極として、電源に接続されている。そして、このようなめっき装置では、カソード電極及びアノード電極に対して電流を供給しつつ、液供給管から供給されためっき液を基板の被めっき面に向けて噴出して接触させることによって、基板の被めっき面に対してめっき処理を行なうものである。
【０００３】
ところで、このようなめっき装置では、アノード電極の付近に、めっき金属より貴な不純物が溶解しないでスラッジとして溜まり易い。このスラッジがめっき液中に長く滞留していると、めっき液の成分が変化するとともに、基板の被めっき面に付着するおそれがある。そこで、このスラッジをめっき液から除去する必要があるが、その除去技術として、特許文献２では、アノード電極を取り囲むようにイオン透過性樹脂からなるアノードバックを設け、このアノードバック内に溜まったスラッジを吸引して排出し、これを濾過した後のめっき液を再度アノードバックに戻すようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２８６２９号公報
【特許文献２】特開平７−２８６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に示されるスラッジ除去技術は、該特許文献２に示されるような浸漬式のめっき装置では有効であるも、特許文献１に示される、いわゆる噴流式のめっき装置では、アノード電極を経由してめっき液が噴出されるため、アノードバック内のスラッジやめっき液の挙動が噴流による対流を阻害して、被めっき面へのめっきが不均一になるなど、めっき性能が悪くなるという問題がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、めっき槽内でのめっき液の対流攪拌を阻害することなく、スラッジを除去することができるめっき装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のめっき装置は、めっき液が貯留されるめっき槽と、該めっき槽の上部開口位置で被処理基板をめっき液に接触させつつカソード電極に接続状態に支持する基板支持部と、前記めっき槽内に配置されたアノード電極と、前記めっき槽内にめっき液を供給する液供給手段と、前記めっき槽の上部からめっき液を外部に排出する液排出手段とを具備するめっき装置であって、前記液供給手段はめっき槽の底部からめっき液を上方に向かって噴出する噴出口を有しており、該噴出口よりも半径方向外方位置に、めっき槽中のスラッジを排出するスラッジ排出口が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成されためっき装置では、めっき槽の底部の噴出口から上方に向かってめっき液が噴出されると、めっき槽の上部で半径外方に広がって、一部はめっき槽の上部からオーバーフローするが、残りはめっき槽の内壁面を伝って下降し、噴出口から噴出されるめっき液の流れに合流して再度上昇する、という対流が生じる。そして、スラッジ排出口が噴出口よりも半径方向外方位置に形成されていることから、この対流の下降流の流れを受けてめっき槽からスラッジ排出口への流れが生じ、その流れに乗ってスラッジが排出されるのである。
【０００８】
また、本発明のめっき装置において、前記スラッジ排出口は、前記噴出口よりも下方位置に設けられていることを特徴とする。
このめっき装置では、噴出口よりも下方位置に溜まり易いスラッジをスラッジ排出口からより確実に排出することができる。噴出口よりもスラッジ排出口を下方に配置する方法としては、噴出口をめっき槽の内底面よりも上方に突出させ、スラッジ排出口は内底面と面一に形成する等の構成とするとよい。
【０００９】
また、本発明のめっき装置において、前記めっき槽の内底面が、中央から半径外方に向けて漸次下り勾配の傾斜面に形成されており、その傾斜面の下端に前記スラッジ排出口が設けられていることを特徴とする。
このめっき装置では、めっき槽の内底面に沈降するスラッジが傾斜面に沿って下方に流れ落ちるので、その下端のスラッジ排出口から確実に排出される。
【００１０】
また、本発明のめっき装置において、前記スラッジ排出口からスラッジとともに排出されためっき液を濾過するフィルターが設けられ、該フィルターによって濾過された後のめっき液を前記液供給手段に戻す液戻し管が設けられていることを特徴とする。
スラッジを濾過した後のめっき液を液供給手段に戻すようにしたから、その噴出口から噴出させられるめっき液に混合されるので、噴流の流れを阻害することがない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のめっき装置によれば、めっき槽の底部から上方に向かってめっき液を噴出する噴出口に対して、半径外方位置にスラッジ排出口を設けたことから、めっき液の対流の下降流の流れを受けてめっき槽からスラッジ排出口への流れが生じ、その流れに乗ってスラッジを排出することができる。そして、めっき液の対流に影響を与えることなくスラッジを排出することができるので、めっきの品質を損なうことがなく、高品質のめっき処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るめっき装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は第１実施形態を示しており、この実施形態のめっき装置１００は、図１に示すように、めっき液が貯留されるめっき槽１と、めっき槽１の外側に設けられた架台２の上端部に設けられてめっき槽１の上部開口に被処理基板Ｓとなるウェハを配置する基板支持部３と、めっき槽１の底部に設けられて該めっき槽１上部の基板Ｓに向けてめっき液を供給する液供給手段４と、めっき槽１からめっき液をオーバーフローさせながら外部に排出する液排出手段５と、めっき槽１の底部からスラッジＧを排出するスラッジ排出手段２１とを有する構成とされている。
【００１３】
基板支持部３は、基板Ｓに接触するカソード電極６が設けられ、基板Ｓが外部の電源７に接続されるようになっているとともに、めっき槽１の上部開口からわずかに上昇した位置で基板Ｓが支持されることにより、この上部開口からオーバーフローするめっき液の液面上に基板Ｓの被めっき面を接触させた状態に保持できるようになっている。図１における符号８は基板Ｓの上面に当接する錘である。
一方、めっき槽１の内部には、基板Ｓの下方に間隔をおいてアノード電極９が設けられている。このアノード電極９は、例えばメッシュ状に形成された導電体であって、めっき槽１内部の電極支持部１０に水平に取付けられている。この電極支持部１０は、例えばめっき槽１の内周面に周方向に間隔をおいて複数個設けられている。
【００１４】
液供給手段４は、めっき槽1内にめっき液を噴出させる噴出ノズル１１と、該噴出ノズル１１に対してめっき液を供給するめっき液供給部１２とから構成されている。このめっき液供給部１２は、めっき液を貯留するめっき液貯留部１３と、めっき液貯留部１３内のめっき液を噴出ノズル１１に供給するためのめっき液供給管１４と、該めっき液供給管１４の途中に設けられたポンプ１５とから構成されるものであって、めっき液貯留部１３内のめっき液は成分が常に一定となるように調整されている。
また、液供給手段４の噴出ノズル１１は、めっき槽１の底部の中心位置に、上方に向かってめっき液を噴出させるように垂直に設けられていることにより、その上端の噴出口１１ａがめっき槽１の内底面よりも高さＨだけ上方位置に配置されている。
【００１５】
また、液排出手段５は、基板支持部３によって支持された基板Ｓとめっき槽１の上部開口との間に形成される液流出路１６と、めっき槽１の回りを囲むように設けられた外槽１７と、この外槽１７の内部を液供給手段４のめっき液貯留部１３に接続する液回収管１８とによって構成されており、めっき槽１内部のめっき液を液流出路１６からオーバーフローさせて外槽１７内に受け入れ、この外槽１７に受け入れためっき液を液回収管１８を経由して液供給手段４のめっき液貯留部１３に回収することができるようになっている。
【００１６】
スラッジ排出手段２１は、めっき槽１の側壁の下部にスラッジ排出口２２を開口させた排出管２３を有しており、該スラッジ排出口２２から排出管２３内に流れ込んだめっき液を濾過してスラッジＧをフィルター２４によって捕捉する濾過器２５と、該濾過器２５を経由しためっき液を液供給手段４のめっき液貯留部１３に戻す液戻し管２６とが備えられている。この場合、スラッジ排出口２２は、図１に示すように、噴出ノズル１１の噴出口１１ａとめっき槽１の内底面１ａとの間の高さＨの領域内に位置するように形成されている。図１に示す例では、めっき槽１の内底面１ａとほぼ面一となるようにスラッジ排出口２２が形成されている。また、このスラッジ排出口２２を開口した排出管２３は、めっき槽１の周方向に適宜間隔をおいて複数設けられている。
【００１７】
このようなめっき装置１００において、カソード電極６及びアノード電極９に対して電源７から電流を供給しつつ、液供給手段４から供給されためっき液を、基板Ｓの被めっき面に向けて噴射して接触させることによって、基板Ｓの被めっき面に対してめっき処理を行う。そのめっき液としては、例えば、Ｓｎ−ＡｇやＰｂ−Ｓｎ成分を有するものが使用され、また、基板支持部３に支持される基板Ｓとなるウェハとしては、予めレジストパターンが形成されたシリコンウェハが使用され、該レジストパターン開口部のシリコンウェハ上にＡｇめっきやＳｎめっきが施される。
【００１８】
噴出ノズル１１から噴出されためっき液は、図１の矢印で示すようにめっき槽１の中央部で上昇流となって上昇し、基板Ｓの被めっき面の中央部に当たった後、被めっき面に沿って半径方向外方に広がり、一部はめっき槽１の上部開口の液排出路１６からオーバーフローし、残りは破線矢印で示すようにめっき槽１の内壁面を伝って下降し、めっき槽１の底部において再び噴出ノズル１１からの上昇流と一緒になって上昇させられる。
そして、このようなめっき処理中に、アノード電極９の下方にスラッジＧが溜まり易いが、このめっき装置１００においては、めっき槽１の側壁の下部にスラッジ排出口２２が開口しており、めっき液の一部がスラッジ排出口２２から外部の排出管２３に排出され、そのときの流れに乗ってめっき槽１の底部に沈降しているスラッジＧも排出口２２から外部に排出される。
【００１９】
この場合、図１に示すように噴出ノズル１１は、めっき槽１の中心部に上向き姿勢で設けられ、スラッジ排出口２２は、噴出ノズル１１の半径外方位置のめっき槽１の壁面に形成されているので、前述しためっき液の対流においてめっき槽１の内壁面を伝って下降してくる流れの一部がスラッジ排出口２２に入り込み易く、めっき槽１の内部から外部に向かう流れが発生し、その流れに乗ってスラッジＧを有効に外部に排出することができる。また、噴出ノズル１１がめっき槽１の内底面１ａよりも上方に突出していることにより、その噴出口１１ａがめっき槽１の内底面１ａから高さＨだけ離間しており、このため、この高さＨの領域では噴出ノズル１１からの噴流にスラッジＧが引き込まれることが少なく、言わばスラッジ溜まりとなって、アノード電極９からのスラッジＧが効率的に溜められる。そして、スラッジ排出口２２は、噴出口１１ａとめっき槽１の内底面１ａとの間の高さＨの領域内に位置するように形成されているので、その領域に滞留するスラッジＧを排出口２２から有効に排出させることができる。
したがって、このめっき装置１００では、スラッジＧがめっき液中に長く滞留することが少なく、このため、めっき液の組成を一定に維持することができるとともに、基板Ｓの被めっき面へのスラッジＧの付着を防止して、高品質のめっき膜を形成することができる。
【００２０】
図２は本発明に係るめっき装置の第２実施形態を示している。
この第２実施形態のめっき装置２００におけるめっき槽３１は、その内底面３１ａが中央から半径外方に向かうに従って下り勾配の傾斜面とされている。めっき槽３１が平面視円形であるため、その内底面３１ａの傾斜面は円錐面となっている。そして、スラッジ排出手段３２は、傾斜面３１ａの下端位置でめっき槽３１の内壁面に開口するようにスラッジ排出口２２がめっき槽３１の周方向に間隔をおいて複数形成され、その排出管３３も傾斜面３１ａを延長するように該傾斜面３１ａと同じ角度の下り勾配に傾斜して設けられている。その他の構成は第１実施形態のものと同様であり、同一符号を付して説明は省略する。
【００２１】
このめっき装置２００においては、めっき槽３１の内底面に沈降したスラッジＧが、その内底面３１ａの傾斜面の下り勾配に沿って半径方向外方に流れ落ちることになり、その傾斜面３１ａの下端に開口しているスラッジ排出口２２から外部に円滑に排出される。
この第２実施形態のめっき装置２００の場合は、図２では噴出ノズル１１を図１と同様にめっき槽３１の内底面３１ａから突出させて図示しているが、その内底面３１ａが傾斜面であることから中心部の方が外周部よりも高くなるので、その傾斜面３１ａのみによって噴出ノズル１１の噴出口１１ａとスラッジ排出口２２との間に高低差を生じさせることができ、その高低差を十分に確保できるようであれば、噴出ノズル１１を内底面３１ａから突出させなくてもよい。
【実施例】
【００２２】
図１に示した第１実施形態のめっき装置と、スラッジ排出手段を有しない従来型のめっき装置とを用いてめっき処理して、スラッジの発生を比較した。
この場合、めっき槽のタンク容量を１００Ｌとし、被処理基板として３０μｍのレジストパターン（開口面積０．５ｄｍ２）を有する８インチ径のシリコンウェハを使用した。めっき液としては、Ｓｎ２+ を４９．５ｇ／Ｌ、Ａｇ+ を０．６ｇ／Ｌ、遊離酸を１２０ｇ／Ｌ含むＳｎ‐Ａｇめっき液を使用した。めっき槽内の液温は２５℃、噴出ノズルからのめっき液噴出量は２０Ｌ／ｍｉｎ、カソード電極及びアノード電極を通じて供給される電流密度は、４Ａ／ｄｍ２に設定した。
【００２３】
そして、上記のめっき条件で、金属成分を補給しながら、単位液量当たり電解量が１０ＡＨ／Ｌでめっき処理を行った（上記条件の場合は約１９００枚のめっきに相当する）ところ、従来型のめっき装置では、めっき槽の底部にスラッジが生じていたが、本実施形態に示すめっき装置の場合は、めっき槽１の底部にはスラッジがほとんどなく、濾過器２５のフィルター２４上にスラッジが集まっているのが見られた。したがって、本実施形態に示すめっき装置では、めっき槽１内のスラッジは確実に排出されることが確認され、めっき槽内のめっき液を常に良好な状態に維持することができ、高品質のめっき膜を生成することができるものである。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、めっき液をオーバーフローさせる液流出路をめっき槽の上部開口と基板との間に形成するようにしたが、めっき槽の上端部に貫通孔や切欠きを設けて、これを液流出路とするようにしてもよい。また、アノード電極を支持する電極支持部もアノード電極と同様のメッシュ状に形成し、めっき槽の内周面全周に形成してもよい。さらに、スラッジ排出手段に、排出口からめっき液を吸引するためのポンプを設けてもよい。この場合は、噴出ノズルからのめっき液の噴出に用いられるポンプよりも小さい出力のものを使用するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るめっき装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るめっき装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  めっき槽
１ａ  内底面
２  架台
３  ウェハ支持部
４  液供給手段
５  液排出手段
６  カソード電極
７  電源
８  錘
９  アノード電極
１０  電極支持部
１１  噴出ノズル
１２  液供給部
１３  液貯留部
１４  液供給管
１５  ポンプ
１６  液流出路
１７  外槽
１８  液回収管
２１  スラッジ排出手段
２２  スラッジ排出口
２３  排出管
２４  フィルター
２５  濾過器
３１  めっき槽
３１ａ  内底面（傾斜面）
３２  スラッジ排出手段
３３  排出管
１００  めっき装置
２００  めっき装置
Ｓ  基板
Ｇ  スラッジ
【図１】
2009203509.tif 000003
【図２】
2009203509.tif 000004