(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体等の被処理基板にメッキを施すメッキ装置において、被処理基板の円形被処理領域全域を簡単な機構で隈なく攪拌する装置を提供する。【解決手段】上部に開口を有するメッキ槽１とメッキ槽内に配置されたアノード５とアノード５と被処理基板２３の間に液流を形成するポンプ２を備え、さらに直線ガイド１３、１３１とこれに沿って往復運動する直動板１２と直動板１２に固定された弾性を有する攪拌板１５と攪拌板１５の両端を、転がり軸受１６を介してガイドする円弧状ガイドによって構成された攪拌ユニットを備え、円形開口を有する被処理基板マスク部材１８の開口に配置された被処理基板２３の被処理領域を、攪拌板１５を左右に弓形に撓ませながら往復運動させることにより攪拌するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する攪拌板を左右に弓形に撓ませながら往復運動させることにより、円形開口を有するマスク部材の内周に当接するように配置された被処理基板の被処理域全域を攪拌する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であって、前記攪拌板を弓形に撓ませる手段として、攪拌板両端に前記円形開口を有するマスク部材の開口の中心と同軸の関係となる円弧状ガイドを配置したことを特徴とするメッキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のメッキ装置であって、前記攪拌板の両端に前記円弧状ガイドに接する転がり軸受を配置したことを特徴とするメッキ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のメッキ装置であって、前記攪拌板は、複数枚であることを特徴とするメッキ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のメッキ装置であって、前記攪拌板を往復運動させるための直線ガイドを前記円弧状ガイドと一体的に配置したことを特徴とするメッキ装置。
【請求項６】
上部に開口を有するメッキ槽と前記メッキ槽内に配置されたアノードと前記メッキ槽内に液流を形成させるためのポンプを備えた電解メッキ装置であって、弾性を有する攪拌板の両端を円弧状ガイドに沿わせながら、前記攪拌板の中心部を支持して往復運動させることにより、前記攪拌板を左右に弓形に撓ませて、円形開口を有するマスク部材の内周に当接するように配置された被処理基板の被処理域全域を攪拌する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】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にメッキを施すメッキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体等の被処理基板にメッキを施すメッキ装置においては、被処理基板に向けた液流や被処理基板近辺の液攪拌により、被処理基板表面に新液を供給し続けることが重要であることが広く知られている。
【０００３】
前記新液とは、被処理基板表面でのメッキ反応による変化を被っていない沖合のメッキ液のことを言う。
【０００４】
被処理基板のパターンが微細であるとき、または、メッキ膜の生成速度を上げようとする場合にこのメッキ液供給は特に重要である。
【０００５】
この分野に属する従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２を上げることができる。
【０００６】
特許文献１では、回転翼により被処理基板周辺部の液の滞留を防止する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２では自公転する２つの回転翼を用いて被処理基板全域を攪拌する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６４７９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に開示された技術では、円形メッキカップ上部のウエハ支持部に当接するように配置された被処理基板の近傍を回転翼で攪拌する技術が開示されている。しかし、この技術では、被処理域の周辺部は、良く攪拌されるものの、被処理基板中心近辺の攪拌が不十分であることが、特許文献２で指摘されている。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術では、円形メッキカップ上部のウエハ支持部に当接するように配置された被処理基板の被処理域全域を攪拌することを実現しているものの、機構が複雑であり、高価なものにならざるを得ないという欠点を有する。
【００１０】
具体的にその複雑さを上げるならば、外周歯車と太陽歯車の間で自公転する２つの攪拌体をメッキカップ内に構成することの複雑さ、攪拌体自体の形状の複雑さ、メッキカップ側壁から回転軸を挿入し、１組の傘歯車とさらに別の駆動用平歯車を介して外周歯車を駆動することの複雑さがある。
【００１１】
また、特許文献２の機構では、到る所に摺動部が存在し、パーティクルの発生が懸念される。メッキ液中にパーティクルが発生することは、言うまでもなく好ましことではない。
【００１２】
具体的にパーティクルの発生が懸念される個所を上げるならば、回転する外周歯車とこれを支えるメッキカップ内壁との間の摺動、攪拌体が脱落したり浮上したりしないように支える部分が存在するはずであるが、その部分と攪拌体の間の摺動、各歯車の噛合いの摺動である。
【００１３】
また、自公転する２つの回転翼を用いるという基本機構を大きく変えること無しに摺動部を排除するためには、到る所に転がり軸受などの手段を配置せねばならず現実的ではない。
【００１４】
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、より簡単な機構で、円形開口を有するマスク部材の内周に当接するように配置された被処理基板の被処理域全域を隈なく攪拌し、良好なメッキ膜を生成する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】
【００１５】
請求項１に記載する発明は、弾性を有する攪拌板を左右に弓形に撓ませながら往復運動させる攪拌手段を備えたメッキ装置である。
【００１６】
請求項２に記載する発明は、請求項１に記載のメッキ装置であって、前記攪拌板を弓形に撓ませるために攪拌板両端に円形開口を有する被処理基板マスク部材の開口の中心と同軸の関係となる位置に円弧状ガイドを備える。
【００１７】
請求項３に記載する発明は、請求項２に記載のメッキ装置であって、前記攪拌板の両端に前記円弧状ガイドに接する転がり軸受を備える。
【００１８】
請求項４に記載する発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のメッキ装置であって、複数枚の前記攪拌板を備える。
【００１９】
請求項５に記載する発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のメッキ装置であって、前記攪拌板を往復運動させるための直線ガイドと前記円弧状ガイドを一体的に備える。
【００２０】
請求項６に記載する発明は、上部に開口を有するメッキ槽と前記メッキ槽内に配置されたアノードと前記メッキ槽内に液流を形成させるためのポンプを備えた電解メッキ装置であって、弾性を有する攪拌板の両端を円弧上ガイドに沿わせながら、前記攪拌板の中心部を支持して往復運動させることにより、前記攪拌板を左右に弓形に撓ませて、円形開口を有するマスク部材の内周に当接するように配置された被処理基板の被処理域全域を隈なく攪拌する攪拌手段を備える。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１発明では、円形開口を有するマスク部材の開口の奥に位置する被処理基板の被処理域全域を隈なく攪拌することができる。
【００２２】
請求項２の発明では、容易に攪拌板の撓み具合を制御することが可能である。
【００２３】
請求項３の発明では、攪拌板と円弧状ガイドの間の摺動を無くしパーティクルの発生を少なくすることができる。
【００２４】
請求項４の発明では、より小さいストロークの往復運動で被処理基板の被処理域全域を攪拌することができる。
【００２５】
請求項５の発明では、円弧状ガイドと攪拌板の位置関係を容易に整合させることができる。
【００２６】
請求項６の発明では、簡単な機構で安価でありながら攪拌性能の高い攪拌手段を備えることにより、良質のメッキ膜を高い生膜速度で生成する電解メッキ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、図１を中心に、必要に応じて他の図を参照しながら、本発明全体の構成を説明する。
【００２８】
ここでメッキ槽１は、例えば硬質塩化ビニル製であって、平面視長方形であり上部に開口を備える。メッキ槽１の正面にメッキ液入口８、背面にメッキ液出口２２を備える。メッキ槽１の容積は、例えば２０リットルである。
【００２９】
メッキ液は、予めメッキ液面２７あたりまで満たされる。本実施形態におけるメッキ液は、銅メッキを目的とした硫酸銅メッキ液である。
【００３０】
ポンプ２は、例えば毎分２０リットル程度の流量の回転翼式のポンプである。メッキ液は、ポンプ２によりメッキ槽入口８から入り、アノード５通過して被処理基板２３の近辺を通りメッキ液出口２２に向い、循環する。
【００３１】
メッキ液拡散板９は、シャワーヘッド状の穴をもつ円板であり、メッキ液入口８から入ってきたメッキ液を、アノード５全体に拡散させる働きを持つ。
【００３２】
アノード５は、不溶性アノードであり、円形のチタンメッシュより成る。アノード５の表面は、酸化イリジュームで覆われており、メッキ液に耐性を持つ。アノード５は、アノードホルダ４に支持されている。
【００３３】
アノードホルダ４は、アノード５を支持するとともに、メッキ槽外部への電気的導通路となる。アノードホルダ４の導通を要しない表面は、フッ素樹脂コーティングで絶縁されている。
【００３４】
電界遮蔽リング３及び電界遮蔽リング６は、アノード５から被処理基板に至るメッキ液中の余計な電流経路を遮断する部材である。
【００３５】
電界遮蔽板７は、円形開口を持つ円板であり、円形開口の径を適当に設定することにより、メッキ液中の電流経路を規制して、被処理基板に生成されるメッキ膜厚の均一性を高めることができる。
【００３６】
リニアアクチュエータ１０は、モータ、リニアガイド、ボールネジなどを内部に備え、直線往復運動を出力し、攪拌伝達棒１１に直線往復運動を伝達する。
【００３７】
攪拌伝達棒１１と直動板１２と直線ガイド１３、１３１と転がり軸受２１、２１１と攪拌ユニットベース１４と攪拌板支持部材２５（図４参照）と攪拌板１５、１５１と転がり軸受１６、１６１、１６２，１６３（図６参照）により攪拌ユニットを構成する。
【００３８】
攪拌伝達棒１１は、直動板１２に連結されていて、直動板に往復運動を伝達する。
【００３９】
直動板１２は、正面視長方形（図４参照）をなし、メッキ液中の電流経路を妨げないよう、４つの大きな開口を備える。直動板１２は、転がり軸受２１、２１１を介して直線ガイド１３、１３１と接しており、直線ガイド１３、１３１に沿って動く際には、摺動部は無い。転がり軸受は、転がり軸受２１、２１１の影になる部分にも存在し、少なくとも直動板１２の４隅に各１ケ配置されている。
【００４０】
直動板１２の正面視中央には、被処理基板に向かって攪拌板支持部材２５（図４参照）が固定されている。また攪拌板支持部材２５には２枚の攪拌板１５と攪拌板１５１（図６参照）が固定されている。
【００４１】
被処理基板保持ホルダ取手１７と被処理基板マスク部材１８とカソード１９とカソード引出し線２４と被処理基板背面カバー２０により被処理基板ホルダを構成する。
【００４２】
被処理基板保持ホルダ取手１７は、被処理基板保持ホルダをメッキ槽１に出し入れする場合の取手であると同時に、メッキ槽１内の定位置に被処理基板ホルダを支持する手段であり、カソード１９に接続されたカソード引出し線２４（図３参照）を内蔵する。
【００４３】
被処理基板マスク部材１８は、例えば硬質塩化ビニル製であり、正面視ドーナツ状（図２参照）をなす。被処理基板マスク部材１８は、被処理基板２３のメッキさせない部分をマスクすると同時にカソード１９をメッキ液に接液させない働きを持つ。
被処理基板マスク部材１８の開口部は、本実施形態では円形（図２参照）であるが、楕円形、長円形などであってもよい。
【００４４】
被処理基板２３は、本実施形態では、略円形の直径２００ｍｍの半導体ウエハであるが、正方形、長方形などの基板であってもよいし、材質もセラミック、ガラスなどであってもよい。被処理基板２３は、開閉可能な被処理基板背面カバー２０により、被処理基板マスク部材１８の内周及びカソード１９に押し付けられる。
【００４５】
この際、被処理基板２３は、被処理基板マスク部材１８の開口の奥に位置する関係となり、形態的に凹部の底となる。
【００４６】
メッキ処理時、被処理基板ホルダは、攪拌ユニットベース１４と被処理基板マスク部材１８の間に適等な隙間、例えば３ｍｍ、を保つように固定される。この隙間を通して、攪拌板１５、１５１（図６参照）によって攪拌されたメッキ液は、被処理基板の左右に排除される。
【００４７】
図示しないが、メッキ電源は、アノードホルダ４、被処理基板ホルダを通じてアノード５とカソード１９の間に接続される。
【００４８】
次に、図４、５、６を用いて、攪拌ユニットの機構と動作について説明する。図４では、攪拌ユニットをアノード５側から、また図５、６では被処理基板２３側から見ている。
【００４９】
攪拌板１５，１５１は、弾性を有しメッキ液に耐性を持つ材料、金属であれば例えばチタン、樹脂であればＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、ＰＦＡ（パーフロロアルキルビニルエーテル）などを用いるこができる。ＰＴＦＥ、ＰＦＡは樹脂としては耐屈曲性に優れているので長寿命である。
【００５０】
攪拌板の枚数は中央に１枚だけであっても本発明における機能を満たすが、往復運動のストロークを小さく取れる点において複数枚の方が有利である。
【００５１】
攪拌板１５，１５１は、以下に説明する機構によって、被処理基板マスク部材１８と干渉することなく被処理基板２３の直近、例えば被処理面から２ｍｍまで近づいて被処理域全域を攪拌することができる。
【００５２】
攪拌板１５、１５１は、攪拌板支持部材２５を介して、その中央部が直動板１２に固定されている。したがって中央部は、直動板１２に従って動く。
【００５３】
一方、攪拌板１５、１５１の両端は、転がり軸受１６、１６１、１６２、１６３を介して円弧状ガイド２６、２６１に接しており、弓状に撓みながら円弧状ガイド２６、２６１に沿って動く。従って、攪拌板１５、１５１と円弧状ガイド２６、２６１の間に摺動が生じることはない。
【００５４】
直線ガイド１３は、円弧状ガイド２６、２６１を含む攪拌ユニットベース１４に固定されている。従って、攪拌板１５、１５１の往復動作は、常に円弧状ガイド２６、２６１に整合した位置でなされる。
【００５５】
メッキ処理時、被処理基板ホルダは、円弧状ガイド２６、２６１の中心が、被処理基板マスク部材１８の開口部の中心と同軸の関係になるように適当な方法で固定される。従って、攪拌板１５、１５１の攪拌域が、被処理基板２３の被処理領域に一致した状態でメッキ処理がなされる。
【００５６】
攪拌板１５、１５１が弓状に撓む様子を図６に示す。図６では、攪拌板が中央にある場合と左側一杯まで移動した様子を重ねて描いている。攪拌板の撓みは、完全に円弧をなすものではないが、攪拌板の側面視形状（図１参照）を適当に設定することにより、略円弧に撓ませることができる。
【００５７】
このように本発明では、攪拌板１５、１５１を上記に説明した機構で左右に動作させることにより、被処理基板マスク部材１８の開口で形成される凹部の底に位置する被処理基板２３の直近を隈なく掃くように攪拌することができ、その結果、良好なメッキ膜を高いメッキ速度で生成することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態では、硫酸銅メッキ液による電解メッキを例にとり説明してきたが、本発明は、硫酸銅以外のメッキ液を用いた電解メッキの場合にも利用できることは当然である。
【００５９】
また、電解メッキだけでなく無電解メッキの場合にもメッキ液攪拌は重要であり、電解メッキの場合と同様に本発明を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態に於けるメッキ槽断面および全体構成を示す説明図である。
【図２】被処理基板ホルダの正面図である。
【図３】被処理基板ホルダのカソード近辺断面図である。
【図４】攪拌ユニットの正面図である。
【図５】攪拌ユニットの背面図である。
【図６】攪拌板の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  メッキ槽  
２  ポンプ
３  電界遮蔽リング
４  アノードホルダ
５  アノード
６  電界遮蔽リング
７  電界遮蔽板
８  メッキ液入口
９  メッキ液拡散板
１０  リニアアクチュエータ
１１  攪拌伝達棒
１２  直動板
１３、１３１  直線ガイド
１４  攪拌ユニットベース
１５、１５１  攪拌板
１６、１６１、１６２、１６３  転がり軸受
１７  被処理基板ホルダ取手
１８  被処理基板マスク部材
１９  カソード
２０  被処理基板背面カバー
２１、２１１  転がり軸受
２２  メッキ液出口
２３  被処理基板
２４  カソード引出し線
２５  攪拌板支持部材
２６、２６１  円弧状ガイド
２７  メッキ液面
【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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