電解めっき装置
【課題】 電解めっき処理において、電極間距離やアノード電極の面積を変えることで、めっき電流分布を調整して、めっき厚みの均一性を制御することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、めっき槽内に、多数の孔を備えた板状アノード電極を少なくとも２枚以上具備し、かつ２枚以上の板状アノード電極を階層状に配置する。そして、２枚以上の板状アノード電極の内、いずれか１枚にめっき電流を流し、若しくは、２枚両方にめっき電流を流すことにより、めっき電流分布を調整し、もって、めっき厚みの均一性、特に面内バラツキを小さくする。
【解決手段】 本発明は、めっき槽内に、多数の孔を備えた板状アノード電極を少なくとも２枚以上具備し、かつ２枚以上の板状アノード電極を階層状に配置する。そして、２枚以上の板状アノード電極の内、いずれか１枚にめっき電流を流し、若しくは、２枚両方にめっき電流を流すことにより、めっき電流分布を調整し、もって、めっき厚みの均一性、特に面内バラツキを小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解めっき装置に関し、さらに詳細には、半導体用のウェーハに対する電解めっき処理のように高精度なめっき厚みの均一性が要求される際に好適な電解めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置が知られている。
【０００３】
当該電解めっき装置を用いたときのめっき処理に要求されるスペックには、めっき厚みの均一性、めっき面の平滑性（レベリング）、めっきの付回り性などがあり、特に、めっき厚みの均一性については、接合強度や導電性等の重要な物性に影響を及ぼすため、ウェーハの被めっき面の全面にわたり一定のスペックが要求されている。そのため、めっき厚みの均一性を向上させる手法として、めっき電流の電流分布(以下「めっき電流分布」という。) を調整する方法が一般的に採用されている。
【０００４】
ところで、このめっき電流分布には、主に、アノード電極やカソード電極の幾何学的形状に影響される一次電流分布と、電極に電流が流れるために生じる、分極に基づく抵抗に左右される二次電流分布がある。そして、当該めっき電流分布を支配する因子を変更・調整することで、より均一なめっき厚みを実現する種々の方法が採用されている。
【０００５】
ここで、一次電流分布の調整方法として、例えば以下のものがある。すなわち、アノード電極形状をカソード電極形状と相似形にする方法がその一つである。また、電極の端部に、めっき電流が集中し易いため、めっき処理が端部へ集中的に進行する。よって、電極端部への電流集中を緩和するために、マスク、遮蔽板などを配置して、端部とそれ以外の部分におけるめっき電流分布を調整する方法が他の一つである（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来から行われてきた、上述のめっき電流分布の調整による均一なめっき厚みの実現方法では、最近のウェーハへのめっき処理に十分に対応できない状況が生じてきている。例えば、ウェーハへのめっき処理には、ウェーハ全面に施されるめっきや、バンプや配線回路等の小さな部位を形成するために施されるめっきなどのための様々なめっき処理条件があるが、例えば、マスクや遮蔽板などをめっき槽内に設け、めっき厚みの均一性を図る対応を採ると、ウェーハのめっき処理条件が変わるたびに、マスクや遮蔽板などの設置状態を変更する必要が生じ、効率的にめっき処理を行うことが困難となる。１枚のウェーハに対して複数のめっき処理条件で、各条件毎に、電解めっき装置を別個に準備するか、又は、その電解めっき装置の構造を変更することが余儀なくされ、製造コストの増加が避けられない。
【０００８】
また、近年、単結晶育成技術の進展により、大口径のウェーハが使用されることが多くなってきており、従来よりも大きな（広い）めっき処理面にわたり、めっき厚みの均一性が要求される。しかし、この要求に応えるためには、より精確なめっき電流分布の調整が必要とされる。その結果、従来の対応方法では、満足できるめっき厚みの均一性が実現できない場合が生じてきた。さらに、最近のウェーハ上でめっき処理により形成されるバンプや配線回路の微小化（ファイン化）が進行していることに加え、そのめっき厚みの均一性について要請されるスペックが非常に高くなってきている。例えば、直径が約３００ｍｍ（若しくは１２インチ）の大口径ウェーハに対してめっき処理をした場合、そのウェーハのめっき処理面上のめっき厚みの面内バラツキＲを、２μｍ以下に制御したスペックが要求されている。ところが、従来のめっき電流分布の調整による対応によってしても、このような厳しいスペックを満足できるめっき処理の実現が非常に困難になってきたのである。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、めっき処理条件が変更される場合や、めっき処理面積が広くなる場合であっても、その状況に対応しためっき電流分布の調整が容易にできる電解めっき装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、大口径のウェーハに関し、好適なめっき処理技術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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者は、アノード電極（以下、「板状アノード電極」）に着目し、様々なめっき処理条件に合わせて、板状アノード電極に関する変更を加えることで、めっき電流分布が調整され、もってめっき厚みが制御される電解めっき装置の本発明に想到した。
【００１１】
すなわち、本発明は、被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置において、板状アノード電極が少なくとも２枚以上具備され、かつ、板状アノード電極が階層状に配置されているものとした。
【００１２】
この発明では、上述のように２枚以上の板状アノード電極を階層状に配置している。ここで、階層状とは、上下の板状アノード電極の複数枚が一定間隔をもってお互いの面が向かい合うように配置されている状態をいう。そして、めっき電流均一化のために階層状に配置する板状アノード電極同士が平行となるようにすることが好ましい。また被めっき品がウェーハのような平坦面を有するものである場合には、この面とも２枚以上の板状アノード電極の対向面が平行に配置されていることが好ましい。なお、本明細書で、被めっき品とは、例えば、半導体用のウェーハ、プリント配線板（ＰＷＢ）、プリント回路板（ＰＣＢ）、アルミニウム板、銅板などを指す。また、めっき部とは、被めっき品の上でめっき処理される又はめっき処理された部品又は部位を指し、例えば、プリント配線板（ＰＷＢ）、若しくはプリント回路板（ＰＣＢ）などが具備するバンプ、電極、配線回路等を指す。
【００１３】
本発明の電解めっき装置では、少なくとも２枚以上の板状アノード電極が階層状にめっき槽内に配置されるので、１枚のみの板状アノード電極にめっき電流の供給ができるばかりでなく、２枚以上の板状アノード電極のうち複数を選択して、めっき電流を供給することもできる。つまり、本発明の電解めっき装置であれば、複数の板状アノード電極を自由に選択してめっき電流を供給することができるため、所定のめっき処理条件に最適なめっき電流分布に調整することができる。また、階層状に配置された各板状アノード電極と、被めっき品（めっき処理面）との距離が各々異なるので、めっき電流を供給するために選択される板状アノード電極によって、いわゆる電極間距離を変更することもできる。
【００１４】
このように、本発明の電解めっき装置によれば、種々のめっき処理条件に対して、最適なめっき電流分布を実現できるので、めっき処理条件が変更されても、従来のようにマスクや遮蔽板などを要することなく、めっき厚みの均一性に優れためっき処理が可能となる。
【００１５】
そして、本発明の複数枚の板状アノード電極は、複数の板状アノード電極の各表面積が異なるようにすることが好ましい。
【００１６】
各板状アノード電極の表面積を異なるようにしておくと、めっき電流を供給するために選択する板状アノード電極次第で、そのめっき電流分布を変化させることができるので、多様なめっき処理条件に対応できる自由度が高くなる。この表面積を変える方法は、例えば板状アノード電極の有する孔の大きさ及び数を変えることで実現される。例えば、めっき槽内で、例えば３枚の板状アノード電極を階層状に配置した場合、即ち、上段、中段、下段の順に、板状アノード電極を設けた場合、下段、中段、上段の順に、孔の径が徐々に大きくなるようにしてもよく、この際、各段の孔が略同一の同心軸を持つように形成してもよい。
【００１７】
また、本発明の電解めっき装置では、板状アノード電極の少なくともいずれかを選択する切換手段と、この切換手段により選択された板状アノード電極用の電流を供給する電源手段とを有するようにすることが好ましい。これにより、板状アノード電極の切り換えが容易になるので、めっき処理条件が変更されても、最適なめっき電流分布を迅速に決定することができる。
【００１８】
さらに、本発明の電解めっき装置では、前記板状アノード電極を被めっき面と略同一形状とし、該板状アノード電極の周縁に複数の周縁電流供給部と、該板状アノード電極の中央に中央電流供給部とを有し、さらに、前記周縁電流供給部から供給する周縁めっき電流と、中央電流供給部から供給する中央めっき電流とを調整する、電流供給調整手段を有するようにすることが好ましい。これにより、板状アノード電極の中央部と周縁部におけるめっき電流の供給を調整することが可能となる。そのため、めっき処理面の中央と周縁側とのめっき厚みの均一性をより精確に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電解めっき装置によれば、めっき処理条件が変更される場合や、めっき処理面積が広くなる場合であっても、その状況に対応しためっき電流分布の調整が容易にできる。特に、大口径のウェーハのような被めっき品に対しても均一性の高いめっき厚みの実現が、１台の電解めっき装置において達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る電解めっき装置及びその電解めっき方法について、図面を参照して以下に説明する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態では、電解めっき装置のめっき槽内に、２枚のメッシュ型板状アノード電極を階層状に配置した場合と、１枚のメッシュ型板状アノード電極の電極間距離を変えて配置した場合について述べるが、図１〜４を参照し本実施形態について説明することとする。
【００２２】
図１は、カップ式電解めっき装置１０の垂直断面概略図である。図１に示されるように、カップ式電解めっき装置１０は、めっき槽２０の上部開口に沿って、被めっき品として円板状のウェーハ（半導体ウェーハ等）３０を戴置できるようになっており、ウェーハ３０の周縁部４０と全周にわたって導通接触するようにリング状のカソード電極５０が配置されている。カソード電極５０の下には、めっき液の漏洩防止用のシールパッキング６０が配置されている。また、めっき槽２０には、底部中央にめっき液供給口７０と、戴置されたウェーハ３０に向けて上昇流でめっき液供給口７０から供給されためっき液がめっき槽２０から外部へ流出できるようになっているめっき液流出口８０と、が設けられている。
【００２３】
そして、めっき槽２０の内壁に、２枚の板状アノード電極１００Ａ及び１００Ｂ（これら参照番号の総称を１００とする。）を固定するためのねじ止め用段部（不図示）が２段平行に設けられており、戴置されたウェーハ３０の平坦面と対向する対向面を持つ２枚の板状アノード電極１００Ａ及び１００Ｂが、ねじ止め用段部で固定されることにより階層状かつ略平行となるように一定間隔をもって配置されているようになっている。
【００２４】
次に、第一実施形態で用いる、板状アノード電極１００について、図２を用いて説明する。この板状アノード電極１００は、エクスパンドメッシュタイプで、線径１ｍｍのチタニウム材により構成されている。この第一実施形態のアノード電極では、メッシュを形成するひし形孔１０５の大きさについて、対角線長さとして７ｍｍ×１１ｍｍのものを使用した（以下このような孔を備えた板状アノード電極をメッシュ型アノード電極と称する）。メッシュ型板状アノード電極１００のベース金属がチタニウムであって、その上に順にプラチナめっきが１μｍ、次にイリジウムめっきが２μｍ施されている。この板状アノード電極は、めっき液中で、不溶性、耐食性、導電性などに優れた材料を用いることが好ましい。
【００２５】
メッシュ型板状アノード電極１００には、めっき装置１０の内壁の段部（不図示）に取り付けるための係止穴（ねじ止め用の穴）１０２ｐ及び１０２ａ〜ｄを外周フレーム部１０３に５つ備えている。ここで、係止穴１０２ｐ及び１０２ａ〜ｄは、めっき電流供給部も兼ねている。
【００２６】
また、図１に示すように、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのそれぞれ別個に、かつカソード電極５０にめっき電流を供給するための電源手段９５が、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂにそれぞれ配線９１Ａ及び９１Ｂと、切換手段９０とを介して設けられている。そして、この第一実施形態では、メッシュ型板状アノード電極１００の係止穴１０２ｐの１箇所に配線９１Ａ、９１Ｂを接続するようにした。さらに、切換手段９０は、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのいずれかに電源手段９５からの電流を切り換えて供給するスイッチとして機能する。どのメッシュ型板状アノード電極１００を何枚使用するか、電流値を何アンペアにするかの命令については、切換手段９０と電源手段９５とに接続されたコンピュータ等の制御装置から送られる（不図示）。尚、２枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂを設置した場合には、両電極同士が直接導通しないようにした。
【００２７】
以上のカップ式電解めっき装置１０を用いて行っためっき処理について、実施例１〜４で説明する。また、各実施例において、バンプＡ及びバンプＢの２種類を形成してそれらのバンプ高さの均一性を評価した。この実施例１〜４では、電極間距離と、メッシュ型板状アノード電極の表面積とをパラメータとして当該バンプ高さの均一性を調べたものである。
【実施例１】
【００２８】
実施例１では、カップ式電解めっき装置１０を用い下記条件に従ってめっき処理を行った。総表面積は４００ｃｍ２であるメッシュ型板状アノード電極１００Ａを１枚準備し使用した。電極間距離（＝ｄ１（図１参照）、以下同様。）を２１ｍｍとした。
【００２９】
めっき処理は、図１に示される電源手段９５からめっき電流が供給されるカソード電極と導通接触した直径３０ｍｍ（１２インチ）のウェーハに行った。ウェーハ面の被めっき表面にはシード金属層として厚み０．１５μｍの金を被覆し、レジスト（厚み２５μｍ）をこのシード金属層上へ被覆後、バンプＡあるいはバンプＢを形成するためのパターン形成を行った。バンプＡは直方体状で高さ２３μｍの形状である。またウェーハ上に形成されたバンプＡの総てが占める面積（めっき面積）は０．１ｄｍ２であった。一方、バンプＢは、バンプＡと同様に直方体状であるが高さが１６μｍの形状のものである。さらにこのバンプＢの場合は、ウェーハ上に形成されたバンプＢの総てが占める面積（めっき面積）は１．０ｄｍ２であり、バンプＡに比べて総めっき面積が１０倍大きなものである。このようなパターン形成をしたウェーハに対し金めっき処理を行うことで、金バンプの、バンプＡ及びバンプＢを形成した。
【００３０】
めっき液は、ノンシアン系で、弱アルカリ性の高純度金めっき液（日本エレクトロプレイティング・エンジヤース社製、製品名ＭＩＣＲＯＦＡＢ ＡＵ６６０）を使用した。めっき処理条件は、バンプＡについては電流密度０．８Ａ／ｄｍ２及びめっき時間約４５分間で目標高さ２３μｍとし、バンプＢについては電流密度０．８Ａ／ｄｍ２及びめっき時間約３０分間で目標高さ１６μｍとして、形成した。
【００３１】
めっき処理後、カップ式電解めっき装置１０よりウェーハ３０を取り外し、めっき処理後のウェーハ３０を水洗及び乾燥をし、レジストを剥離した後、再度水洗及び乾燥処理を行った。そして、めっき厚みの均一性を評価するために、図３に示すウェーハ表面の１７ポイントの部分に位置するバンプ高さを測定した。
【００３２】
測定方法は、触針式のバンプ高さ測定器（Ｖｅｅｃｏ社製Ｄｅｋｔａｋ Ｖ３２０−Ｓｉ）を用いて、図４に示されるようにバンプのトップ表面のＬの範囲における高さ（シード金属表面からバンプトップまでの距離）を測定しその平均値を各バンプの高さとした。そして、測定結果により、最大高さ、最小高さ、平均高さ、標準偏差、均一性、及びＲ（面内バラツキ）を求めた。その結果を表１に示す。
【００３３】
なお、表１における均一性の値は、均一性（％）＝（（最大高さ−最小高さ）／平均高さ）×１００で、算出した。また、表１中の標準偏差は１７箇所の測定バンプ高さの値より算出し、めっき厚みの面内バラツキＲは、最大高さと最小高さとの差（Ｒ＝最大高さ−最小高さ）により算出した。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、実施例１の条件に準じて、２枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂ（実施例１で使用したものと同一）を用いたものである。従って、この実施例２のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ，１００Ｂの総表面積は８００ｃｍ２である。またメッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は実施例１と同様であるが、メッシュ型板状アノード電極１００Ｂの位置については、電極間距離（＝ｄ２（図１参照）、以下同様。）を３３ｍｍとした。そして、それぞれのメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのそれぞれに供給された電流の電流密度は、両方共、０．８Ａ／ｄｍ２とした。
【実施例３】
【００３５】
実施例３では、実施例１の条件に準じてめっき処理を行った。実施例１と同様に１枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａを用いた。メッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は、電極間距離（＝ｄ２）を３３ｍｍとなるようにした。
【実施例４】
【００３６】
実施例４では、実施例１の条件に準じてめっき処理を行った。実施例１と同様に１枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａを用いた。メッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は、電極間距離（＝ｄ２）を４５ｍｍとなるようにした。
【００３７】
以下表１に測定結果と統計処理結果をまとめる。
【表１】
【００３８】
表２は、目標スペックとなる面内バラツキＲと、各実施例の態様との関係をまとめて示す。
【表２】
【００３９】
以下、表２を参照して評価結果を述べる。ここでの評価はめっき均一性を面内バラツキＲによって評価するものであって、面内バラツキＲの目標スペックを２μｍ以下とした。
【００４０】
まず、パラメータを電極間距離とし測定結果について見ると、実施例１、３、及び４では、バンプＡでは電極間距離が長くなるほど面内バラツキＲが小さくなったが、バンプＢでは電極間距離が短くなるほど面内バラツキＲが大きくなった。このように、めっき面積や形状によって、面内バラツキＲを小さくしうる電極間距離が変わることが分かった。つまり、バンプＡについては実施例１、３、４のすべてにおいて面内バラツキＲの目標スペックをクリアしたが、バンプＢについての面内バラツキＲは実施例１（ｄ１＝２１ｍｍ）のときに目標スペックをクリアした。よって、目標スペックをクリアするには、バンプＡについては電極間距離を２１ｍｍ以上にする必要があり、バンプＢについては電極間距離を２１ｍｍと３３ｍｍとの間のいずれかの距離以下にする必要があることが分かった。
【００４１】
このことから、面内バラツキＲを小さくするためには、電極間距離を変更することによりその対応が可能であることが判明した。
【００４２】
次に、パラメータをメッシュ型アノード電極の配置枚数（電極表面積）とした測定結果について見ると、バンプＡでは、メッシュ型板状アノード電極（１００Ａ、１００Ｂ）の表面積が、小さい方（実施例１及び３）が大きい方（実施例２）よりも面内バラツキＲが小さくなることが分かった。バンプＢでは、実施例１と実施例２との間には大きな有意差はないが、実施例３よりも実施例２は面内バラツキＲがより小さくなることが分かった。つまり、バンプＡについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積が小さい実施例１及び３において目標スペックをクリアした。一方、バンプＢについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積に対して、メッシュ型板状アノード電極が１枚の場合であってｄ１＝２１ｍｍのとき（実施例１）と、メッシュ型板状アノード電極が２枚の場合（実施例２）において目標スペックをクリアした。よって、目標スペックをクリアするには、バンプＡについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積をむしろ小さくする必要があり、バンプＢについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積は大きくするか、メッシュ型板状アノード電極の電極間距離を小さくする方がよいことが分かった。
【００４３】
このことから、面内バラツキＲを小さくするためには、メッシュ型板状アノード電極の表面積を変更することによっても、その対応が可能であることが判明した。
【００４４】
以上のように、同一ウェーハ上で同一種のめっき処理がされたとしても、ウェーハのマスクパターン（ここではバンプＡとバンプＢ）に応じて目標スペックをクリアするための、メッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件が異なってくる。
【００４５】
以上の第一実施形態のカップ式解めっき装置では、メッシュ型板状アノード電極（１００Ａ、１００Ｂ）を２枚、めっき槽２０内に階層状に配置することができるので、２枚のメッシュ型板状アノード電極のうち、いずれか１枚にめっき電流を供給することで、電極間距離を変えることができ、またメッシュ型板状アノード電極の表面積も変えることができる。このように、第一実施形態の電解めっき装置によれば、めっき電流分布の調整の自由度が高いために、めっき面積がその形状などのめっき処理条件が異なっても目標スペックであるめっき厚さの均一性を実現するためのメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件を見つけることが容易となる。つまり、ウェーハのマスクパターン毎にメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件を決定しておけば、マスクパターンが変更されても、そのマスクパターンに対応するメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件に変更すれば、目標スペックをクリアできる均一な厚みのめっき処理が容易に行えるようになる。
【００４６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、図６に示されるパンチ孔を備えた板状アノード電極（以下「パンチ孔型アノード電極」という。）を３枚（２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃ）を備えたカップ式電解めっき装置１０について説明する。
【００４７】
図６に示されるように、パンチ孔型アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃは、金属製の円板にパンチ加工を多数施したパンチ孔を有する。当該パンチ孔は基本的に断面形状を円形とし、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの順で、パンチ孔の径が段々小さくなるように作成されている。
【００４８】
なお、パンチ孔の断面は、円形以外の、楕円形や、三角形、四角形などの多角形とすることもできる。また、すべての孔を同一径（同一の大きさ）にする必要もなく、また様々な孔形状が混在するようにしてもよい。このようにパンチ孔型アノード電極にあっては、パンチ孔の大きさや数を調整することで１枚のパンチ孔型板状アノード電極の表面積を自由に変えることができる。
【００４９】
第二実施形態では、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃを、この順に、めっき槽１０内にウェーハ３０からパンチ孔型板状アノード電極までの距離（電極間距離）が、２１ｃｍ（＝ｄ１）、３３ｃｍ（＝ｄ２）、及び４５ｃｍ（＝ｄ３）となるように階層状に各板状アノード電極同士が直接導通しないように配置した。そして、パンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれかが切換手段９０によって選択され、電源手段、切換手段９０、及び配線９１Ａ、９１Ｂ、及び９１Ｃの少なくともいずれかを介してめっき電流が３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの少なくとも１枚に選択的に供給されるようにした。
【００５０】
そのため、第二実施形態では、３枚のパンチ孔型板状アノード電極（２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃ）を配置した際、３枚すべてが動作される場合の１通り、３枚のうち２枚が動作される場合の３通り、及び３枚のうち１枚が動作される場合の３通り、の計７通りのめっき電流供給方法を切換手段９０によって採りうる。このように第二実施形態によれば、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの組み合わせ次第で、めっき電流分布が調整でき、めっき厚みの均一化のための最適条件を決める自由度が、パンチ孔型板状アノード電極が１枚や２枚の場合よりもさらに高まる。またパンチ孔型板状アノード電極を４枚以上についても同様に配置できさらに当該自由度を高めることもできる。
【００５１】
図７は、パンチ孔型板状アノード電極２００Ａ’、２００Ｂ’、及び２００Ｃ’のそれぞれが備えるパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’の各１個に焦点を当てて鉛直方向に配列した一態様を概略的に示した立面図である（実際には図６のようにパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’が多数個存在する）。図７に示されるように、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ’、２００Ｂ’、及び２００Ｃ’が、めっき槽２０内で互いに平行かつ鉛直下方から上方に向かうにつれパンチ孔の径が大きくなるように配置されたものであって、それぞれのパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’が、略同一の同心軸を持つようにすることも可能である。このように配置しておけば、めっき液供給口７０から上昇流で供給されるめっき液の流動をスムーズに行うことが可能となる。
【００５２】
上記態様では、３枚のパンチ孔型アノード電極を備えたカップ式電解めっき装置１０について説明したが、代わりに、対角線が、７ｍｍ×１１ｍｍ、１４ｍｍ×２２ｍｍ、２１ｍｍ×３３ｍｍ径であって、メッシュ線径略１ｍｍのメッシュ型アノード電極を１台のめっき装置について３枚準備し、同様にして、これら３枚のメッシュ型アノード電極が電解めっき装置１０のめっき槽２０内で階層状に配置されるようにしてもよい。その結果、パンチ孔型アノード電極を３枚配置した場合と同様の効果が得られると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の電解めっき装置の第一実施形態の垂直断面図。
【図２】第一実施形態で具備されるメッシュ型板状アノード電極の上面図。
【図３】ウェーハの測定箇所を示す平面図。
【図４】バンプ断面概略図。
【図５】本発明の電解めっき装置の第二実施形態の垂直断面図。
【図６】第二実施形態で具備されるパンチ孔型板状アノード電極の上面図。
【図７】３枚のパンチ孔型板状アノード電極を階層状に配置したときの第二実施形態の一配置例を示す概略立面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０ カップ式電解めっき装置
２０ めっき槽
３０ ウェーハ
４０ ウェーハの周縁部
５０ カソード電極
６０ シールパッキング
７０ めっき液供給口
８０ めっき液流出口
９０ 切換手段
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ 配線
９５ 電源手段
１００Ａ、１００Ｂ メッシュ型板状アノード電極
１０５ メッシュ孔
２００Ａ、２００Ｂ，２００Ｃ、２００Ａ’、２００Ｂ’，２００Ｃ’ パンチ孔型板状アノード電極
２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ａ’、２０５Ｂ’、２０５Ｃ’ パンチ孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解めっき装置に関し、さらに詳細には、半導体用のウェーハに対する電解めっき処理のように高精度なめっき厚みの均一性が要求される際に好適な電解めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置が知られている。
【０００３】
当該電解めっき装置を用いたときのめっき処理に要求されるスペックには、めっき厚みの均一性、めっき面の平滑性（レベリング）、めっきの付回り性などがあり、特に、めっき厚みの均一性については、接合強度や導電性等の重要な物性に影響を及ぼすため、ウェーハの被めっき面の全面にわたり一定のスペックが要求されている。そのため、めっき厚みの均一性を向上させる手法として、めっき電流の電流分布(以下「めっき電流分布」という。) を調整する方法が一般的に採用されている。
【０００４】
ところで、このめっき電流分布には、主に、アノード電極やカソード電極の幾何学的形状に影響される一次電流分布と、電極に電流が流れるために生じる、分極に基づく抵抗に左右される二次電流分布がある。そして、当該めっき電流分布を支配する因子を変更・調整することで、より均一なめっき厚みを実現する種々の方法が採用されている。
【０００５】
ここで、一次電流分布の調整方法として、例えば以下のものがある。すなわち、アノード電極形状をカソード電極形状と相似形にする方法がその一つである。また、電極の端部に、めっき電流が集中し易いため、めっき処理が端部へ集中的に進行する。よって、電極端部への電流集中を緩和するために、マスク、遮蔽板などを配置して、端部とそれ以外の部分におけるめっき電流分布を調整する方法が他の一つである（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来から行われてきた、上述のめっき電流分布の調整による均一なめっき厚みの実現方法では、最近のウェーハへのめっき処理に十分に対応できない状況が生じてきている。例えば、ウェーハへのめっき処理には、ウェーハ全面に施されるめっきや、バンプや配線回路等の小さな部位を形成するために施されるめっきなどのための様々なめっき処理条件があるが、例えば、マスクや遮蔽板などをめっき槽内に設け、めっき厚みの均一性を図る対応を採ると、ウェーハのめっき処理条件が変わるたびに、マスクや遮蔽板などの設置状態を変更する必要が生じ、効率的にめっき処理を行うことが困難となる。１枚のウェーハに対して複数のめっき処理条件で、各条件毎に、電解めっき装置を別個に準備するか、又は、その電解めっき装置の構造を変更することが余儀なくされ、製造コストの増加が避けられない。
【０００８】
また、近年、単結晶育成技術の進展により、大口径のウェーハが使用されることが多くなってきており、従来よりも大きな（広い）めっき処理面にわたり、めっき厚みの均一性が要求される。しかし、この要求に応えるためには、より精確なめっき電流分布の調整が必要とされる。その結果、従来の対応方法では、満足できるめっき厚みの均一性が実現できない場合が生じてきた。さらに、最近のウェーハ上でめっき処理により形成されるバンプや配線回路の微小化（ファイン化）が進行していることに加え、そのめっき厚みの均一性について要請されるスペックが非常に高くなってきている。例えば、直径が約３００ｍｍ（若しくは１２インチ）の大口径ウェーハに対してめっき処理をした場合、そのウェーハのめっき処理面上のめっき厚みの面内バラツキＲを、２μｍ以下に制御したスペックが要求されている。ところが、従来のめっき電流分布の調整による対応によってしても、このような厳しいスペックを満足できるめっき処理の実現が非常に困難になってきたのである。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、めっき処理条件が変更される場合や、めっき処理面積が広くなる場合であっても、その状況に対応しためっき電流分布の調整が容易にできる電解めっき装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、大口径のウェーハに関し、好適なめっき処理技術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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者は、アノード電極（以下、「板状アノード電極」）に着目し、様々なめっき処理条件に合わせて、板状アノード電極に関する変更を加えることで、めっき電流分布が調整され、もってめっき厚みが制御される電解めっき装置の本発明に想到した。
【００１１】
すなわち、本発明は、被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置において、板状アノード電極が少なくとも２枚以上具備され、かつ、板状アノード電極が階層状に配置されているものとした。
【００１２】
この発明では、上述のように２枚以上の板状アノード電極を階層状に配置している。ここで、階層状とは、上下の板状アノード電極の複数枚が一定間隔をもってお互いの面が向かい合うように配置されている状態をいう。そして、めっき電流均一化のために階層状に配置する板状アノード電極同士が平行となるようにすることが好ましい。また被めっき品がウェーハのような平坦面を有するものである場合には、この面とも２枚以上の板状アノード電極の対向面が平行に配置されていることが好ましい。なお、本明細書で、被めっき品とは、例えば、半導体用のウェーハ、プリント配線板（ＰＷＢ）、プリント回路板（ＰＣＢ）、アルミニウム板、銅板などを指す。また、めっき部とは、被めっき品の上でめっき処理される又はめっき処理された部品又は部位を指し、例えば、プリント配線板（ＰＷＢ）、若しくはプリント回路板（ＰＣＢ）などが具備するバンプ、電極、配線回路等を指す。
【００１３】
本発明の電解めっき装置では、少なくとも２枚以上の板状アノード電極が階層状にめっき槽内に配置されるので、１枚のみの板状アノード電極にめっき電流の供給ができるばかりでなく、２枚以上の板状アノード電極のうち複数を選択して、めっき電流を供給することもできる。つまり、本発明の電解めっき装置であれば、複数の板状アノード電極を自由に選択してめっき電流を供給することができるため、所定のめっき処理条件に最適なめっき電流分布に調整することができる。また、階層状に配置された各板状アノード電極と、被めっき品（めっき処理面）との距離が各々異なるので、めっき電流を供給するために選択される板状アノード電極によって、いわゆる電極間距離を変更することもできる。
【００１４】
このように、本発明の電解めっき装置によれば、種々のめっき処理条件に対して、最適なめっき電流分布を実現できるので、めっき処理条件が変更されても、従来のようにマスクや遮蔽板などを要することなく、めっき厚みの均一性に優れためっき処理が可能となる。
【００１５】
そして、本発明の複数枚の板状アノード電極は、複数の板状アノード電極の各表面積が異なるようにすることが好ましい。
【００１６】
各板状アノード電極の表面積を異なるようにしておくと、めっき電流を供給するために選択する板状アノード電極次第で、そのめっき電流分布を変化させることができるので、多様なめっき処理条件に対応できる自由度が高くなる。この表面積を変える方法は、例えば板状アノード電極の有する孔の大きさ及び数を変えることで実現される。例えば、めっき槽内で、例えば３枚の板状アノード電極を階層状に配置した場合、即ち、上段、中段、下段の順に、板状アノード電極を設けた場合、下段、中段、上段の順に、孔の径が徐々に大きくなるようにしてもよく、この際、各段の孔が略同一の同心軸を持つように形成してもよい。
【００１７】
また、本発明の電解めっき装置では、板状アノード電極の少なくともいずれかを選択する切換手段と、この切換手段により選択された板状アノード電極用の電流を供給する電源手段とを有するようにすることが好ましい。これにより、板状アノード電極の切り換えが容易になるので、めっき処理条件が変更されても、最適なめっき電流分布を迅速に決定することができる。
【００１８】
さらに、本発明の電解めっき装置では、前記板状アノード電極を被めっき面と略同一形状とし、該板状アノード電極の周縁に複数の周縁電流供給部と、該板状アノード電極の中央に中央電流供給部とを有し、さらに、前記周縁電流供給部から供給する周縁めっき電流と、中央電流供給部から供給する中央めっき電流とを調整する、電流供給調整手段を有するようにすることが好ましい。これにより、板状アノード電極の中央部と周縁部におけるめっき電流の供給を調整することが可能となる。そのため、めっき処理面の中央と周縁側とのめっき厚みの均一性をより精確に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電解めっき装置によれば、めっき処理条件が変更される場合や、めっき処理面積が広くなる場合であっても、その状況に対応しためっき電流分布の調整が容易にできる。特に、大口径のウェーハのような被めっき品に対しても均一性の高いめっき厚みの実現が、１台の電解めっき装置において達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る電解めっき装置及びその電解めっき方法について、図面を参照して以下に説明する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態では、電解めっき装置のめっき槽内に、２枚のメッシュ型板状アノード電極を階層状に配置した場合と、１枚のメッシュ型板状アノード電極の電極間距離を変えて配置した場合について述べるが、図１〜４を参照し本実施形態について説明することとする。
【００２２】
図１は、カップ式電解めっき装置１０の垂直断面概略図である。図１に示されるように、カップ式電解めっき装置１０は、めっき槽２０の上部開口に沿って、被めっき品として円板状のウェーハ（半導体ウェーハ等）３０を戴置できるようになっており、ウェーハ３０の周縁部４０と全周にわたって導通接触するようにリング状のカソード電極５０が配置されている。カソード電極５０の下には、めっき液の漏洩防止用のシールパッキング６０が配置されている。また、めっき槽２０には、底部中央にめっき液供給口７０と、戴置されたウェーハ３０に向けて上昇流でめっき液供給口７０から供給されためっき液がめっき槽２０から外部へ流出できるようになっているめっき液流出口８０と、が設けられている。
【００２３】
そして、めっき槽２０の内壁に、２枚の板状アノード電極１００Ａ及び１００Ｂ（これら参照番号の総称を１００とする。）を固定するためのねじ止め用段部（不図示）が２段平行に設けられており、戴置されたウェーハ３０の平坦面と対向する対向面を持つ２枚の板状アノード電極１００Ａ及び１００Ｂが、ねじ止め用段部で固定されることにより階層状かつ略平行となるように一定間隔をもって配置されているようになっている。
【００２４】
次に、第一実施形態で用いる、板状アノード電極１００について、図２を用いて説明する。この板状アノード電極１００は、エクスパンドメッシュタイプで、線径１ｍｍのチタニウム材により構成されている。この第一実施形態のアノード電極では、メッシュを形成するひし形孔１０５の大きさについて、対角線長さとして７ｍｍ×１１ｍｍのものを使用した（以下このような孔を備えた板状アノード電極をメッシュ型アノード電極と称する）。メッシュ型板状アノード電極１００のベース金属がチタニウムであって、その上に順にプラチナめっきが１μｍ、次にイリジウムめっきが２μｍ施されている。この板状アノード電極は、めっき液中で、不溶性、耐食性、導電性などに優れた材料を用いることが好ましい。
【００２５】
メッシュ型板状アノード電極１００には、めっき装置１０の内壁の段部（不図示）に取り付けるための係止穴（ねじ止め用の穴）１０２ｐ及び１０２ａ〜ｄを外周フレーム部１０３に５つ備えている。ここで、係止穴１０２ｐ及び１０２ａ〜ｄは、めっき電流供給部も兼ねている。
【００２６】
また、図１に示すように、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのそれぞれ別個に、かつカソード電極５０にめっき電流を供給するための電源手段９５が、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂにそれぞれ配線９１Ａ及び９１Ｂと、切換手段９０とを介して設けられている。そして、この第一実施形態では、メッシュ型板状アノード電極１００の係止穴１０２ｐの１箇所に配線９１Ａ、９１Ｂを接続するようにした。さらに、切換手段９０は、メッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのいずれかに電源手段９５からの電流を切り換えて供給するスイッチとして機能する。どのメッシュ型板状アノード電極１００を何枚使用するか、電流値を何アンペアにするかの命令については、切換手段９０と電源手段９５とに接続されたコンピュータ等の制御装置から送られる（不図示）。尚、２枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂを設置した場合には、両電極同士が直接導通しないようにした。
【００２７】
以上のカップ式電解めっき装置１０を用いて行っためっき処理について、実施例１〜４で説明する。また、各実施例において、バンプＡ及びバンプＢの２種類を形成してそれらのバンプ高さの均一性を評価した。この実施例１〜４では、電極間距離と、メッシュ型板状アノード電極の表面積とをパラメータとして当該バンプ高さの均一性を調べたものである。
【実施例１】
【００２８】
実施例１では、カップ式電解めっき装置１０を用い下記条件に従ってめっき処理を行った。総表面積は４００ｃｍ２であるメッシュ型板状アノード電極１００Ａを１枚準備し使用した。電極間距離（＝ｄ１（図１参照）、以下同様。）を２１ｍｍとした。
【００２９】
めっき処理は、図１に示される電源手段９５からめっき電流が供給されるカソード電極と導通接触した直径３０ｍｍ（１２インチ）のウェーハに行った。ウェーハ面の被めっき表面にはシード金属層として厚み０．１５μｍの金を被覆し、レジスト（厚み２５μｍ）をこのシード金属層上へ被覆後、バンプＡあるいはバンプＢを形成するためのパターン形成を行った。バンプＡは直方体状で高さ２３μｍの形状である。またウェーハ上に形成されたバンプＡの総てが占める面積（めっき面積）は０．１ｄｍ２であった。一方、バンプＢは、バンプＡと同様に直方体状であるが高さが１６μｍの形状のものである。さらにこのバンプＢの場合は、ウェーハ上に形成されたバンプＢの総てが占める面積（めっき面積）は１．０ｄｍ２であり、バンプＡに比べて総めっき面積が１０倍大きなものである。このようなパターン形成をしたウェーハに対し金めっき処理を行うことで、金バンプの、バンプＡ及びバンプＢを形成した。
【００３０】
めっき液は、ノンシアン系で、弱アルカリ性の高純度金めっき液（日本エレクトロプレイティング・エンジヤース社製、製品名ＭＩＣＲＯＦＡＢ ＡＵ６６０）を使用した。めっき処理条件は、バンプＡについては電流密度０．８Ａ／ｄｍ２及びめっき時間約４５分間で目標高さ２３μｍとし、バンプＢについては電流密度０．８Ａ／ｄｍ２及びめっき時間約３０分間で目標高さ１６μｍとして、形成した。
【００３１】
めっき処理後、カップ式電解めっき装置１０よりウェーハ３０を取り外し、めっき処理後のウェーハ３０を水洗及び乾燥をし、レジストを剥離した後、再度水洗及び乾燥処理を行った。そして、めっき厚みの均一性を評価するために、図３に示すウェーハ表面の１７ポイントの部分に位置するバンプ高さを測定した。
【００３２】
測定方法は、触針式のバンプ高さ測定器（Ｖｅｅｃｏ社製Ｄｅｋｔａｋ Ｖ３２０−Ｓｉ）を用いて、図４に示されるようにバンプのトップ表面のＬの範囲における高さ（シード金属表面からバンプトップまでの距離）を測定しその平均値を各バンプの高さとした。そして、測定結果により、最大高さ、最小高さ、平均高さ、標準偏差、均一性、及びＲ（面内バラツキ）を求めた。その結果を表１に示す。
【００３３】
なお、表１における均一性の値は、均一性（％）＝（（最大高さ−最小高さ）／平均高さ）×１００で、算出した。また、表１中の標準偏差は１７箇所の測定バンプ高さの値より算出し、めっき厚みの面内バラツキＲは、最大高さと最小高さとの差（Ｒ＝最大高さ−最小高さ）により算出した。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、実施例１の条件に準じて、２枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂ（実施例１で使用したものと同一）を用いたものである。従って、この実施例２のメッシュ型板状アノード電極１００Ａ，１００Ｂの総表面積は８００ｃｍ２である。またメッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は実施例１と同様であるが、メッシュ型板状アノード電極１００Ｂの位置については、電極間距離（＝ｄ２（図１参照）、以下同様。）を３３ｍｍとした。そして、それぞれのメッシュ型板状アノード電極１００Ａ、１００Ｂのそれぞれに供給された電流の電流密度は、両方共、０．８Ａ／ｄｍ２とした。
【実施例３】
【００３５】
実施例３では、実施例１の条件に準じてめっき処理を行った。実施例１と同様に１枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａを用いた。メッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は、電極間距離（＝ｄ２）を３３ｍｍとなるようにした。
【実施例４】
【００３６】
実施例４では、実施例１の条件に準じてめっき処理を行った。実施例１と同様に１枚のメッシュ型板状アノード電極１００Ａを用いた。メッシュ型板状アノード電極１００Ａの位置は、電極間距離（＝ｄ２）を４５ｍｍとなるようにした。
【００３７】
以下表１に測定結果と統計処理結果をまとめる。
【表１】
【００３８】
表２は、目標スペックとなる面内バラツキＲと、各実施例の態様との関係をまとめて示す。
【表２】
【００３９】
以下、表２を参照して評価結果を述べる。ここでの評価はめっき均一性を面内バラツキＲによって評価するものであって、面内バラツキＲの目標スペックを２μｍ以下とした。
【００４０】
まず、パラメータを電極間距離とし測定結果について見ると、実施例１、３、及び４では、バンプＡでは電極間距離が長くなるほど面内バラツキＲが小さくなったが、バンプＢでは電極間距離が短くなるほど面内バラツキＲが大きくなった。このように、めっき面積や形状によって、面内バラツキＲを小さくしうる電極間距離が変わることが分かった。つまり、バンプＡについては実施例１、３、４のすべてにおいて面内バラツキＲの目標スペックをクリアしたが、バンプＢについての面内バラツキＲは実施例１（ｄ１＝２１ｍｍ）のときに目標スペックをクリアした。よって、目標スペックをクリアするには、バンプＡについては電極間距離を２１ｍｍ以上にする必要があり、バンプＢについては電極間距離を２１ｍｍと３３ｍｍとの間のいずれかの距離以下にする必要があることが分かった。
【００４１】
このことから、面内バラツキＲを小さくするためには、電極間距離を変更することによりその対応が可能であることが判明した。
【００４２】
次に、パラメータをメッシュ型アノード電極の配置枚数（電極表面積）とした測定結果について見ると、バンプＡでは、メッシュ型板状アノード電極（１００Ａ、１００Ｂ）の表面積が、小さい方（実施例１及び３）が大きい方（実施例２）よりも面内バラツキＲが小さくなることが分かった。バンプＢでは、実施例１と実施例２との間には大きな有意差はないが、実施例３よりも実施例２は面内バラツキＲがより小さくなることが分かった。つまり、バンプＡについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積が小さい実施例１及び３において目標スペックをクリアした。一方、バンプＢについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積に対して、メッシュ型板状アノード電極が１枚の場合であってｄ１＝２１ｍｍのとき（実施例１）と、メッシュ型板状アノード電極が２枚の場合（実施例２）において目標スペックをクリアした。よって、目標スペックをクリアするには、バンプＡについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積をむしろ小さくする必要があり、バンプＢについてはメッシュ型板状アノード電極の表面積は大きくするか、メッシュ型板状アノード電極の電極間距離を小さくする方がよいことが分かった。
【００４３】
このことから、面内バラツキＲを小さくするためには、メッシュ型板状アノード電極の表面積を変更することによっても、その対応が可能であることが判明した。
【００４４】
以上のように、同一ウェーハ上で同一種のめっき処理がされたとしても、ウェーハのマスクパターン（ここではバンプＡとバンプＢ）に応じて目標スペックをクリアするための、メッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件が異なってくる。
【００４５】
以上の第一実施形態のカップ式解めっき装置では、メッシュ型板状アノード電極（１００Ａ、１００Ｂ）を２枚、めっき槽２０内に階層状に配置することができるので、２枚のメッシュ型板状アノード電極のうち、いずれか１枚にめっき電流を供給することで、電極間距離を変えることができ、またメッシュ型板状アノード電極の表面積も変えることができる。このように、第一実施形態の電解めっき装置によれば、めっき電流分布の調整の自由度が高いために、めっき面積がその形状などのめっき処理条件が異なっても目標スペックであるめっき厚さの均一性を実現するためのメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件を見つけることが容易となる。つまり、ウェーハのマスクパターン毎にメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件を決定しておけば、マスクパターンが変更されても、そのマスクパターンに対応するメッシュ型板状アノード電極の好適な適用条件に変更すれば、目標スペックをクリアできる均一な厚みのめっき処理が容易に行えるようになる。
【００４６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、図６に示されるパンチ孔を備えた板状アノード電極（以下「パンチ孔型アノード電極」という。）を３枚（２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃ）を備えたカップ式電解めっき装置１０について説明する。
【００４７】
図６に示されるように、パンチ孔型アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃは、金属製の円板にパンチ加工を多数施したパンチ孔を有する。当該パンチ孔は基本的に断面形状を円形とし、２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの順で、パンチ孔の径が段々小さくなるように作成されている。
【００４８】
なお、パンチ孔の断面は、円形以外の、楕円形や、三角形、四角形などの多角形とすることもできる。また、すべての孔を同一径（同一の大きさ）にする必要もなく、また様々な孔形状が混在するようにしてもよい。このようにパンチ孔型アノード電極にあっては、パンチ孔の大きさや数を調整することで１枚のパンチ孔型板状アノード電極の表面積を自由に変えることができる。
【００４９】
第二実施形態では、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃを、この順に、めっき槽１０内にウェーハ３０からパンチ孔型板状アノード電極までの距離（電極間距離）が、２１ｃｍ（＝ｄ１）、３３ｃｍ（＝ｄ２）、及び４５ｃｍ（＝ｄ３）となるように階層状に各板状アノード電極同士が直接導通しないように配置した。そして、パンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃのいずれかが切換手段９０によって選択され、電源手段、切換手段９０、及び配線９１Ａ、９１Ｂ、及び９１Ｃの少なくともいずれかを介してめっき電流が３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの少なくとも１枚に選択的に供給されるようにした。
【００５０】
そのため、第二実施形態では、３枚のパンチ孔型板状アノード電極（２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃ）を配置した際、３枚すべてが動作される場合の１通り、３枚のうち２枚が動作される場合の３通り、及び３枚のうち１枚が動作される場合の３通り、の計７通りのめっき電流供給方法を切換手段９０によって採りうる。このように第二実施形態によれば、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ、２００Ｂ、及び２００Ｃの組み合わせ次第で、めっき電流分布が調整でき、めっき厚みの均一化のための最適条件を決める自由度が、パンチ孔型板状アノード電極が１枚や２枚の場合よりもさらに高まる。またパンチ孔型板状アノード電極を４枚以上についても同様に配置できさらに当該自由度を高めることもできる。
【００５１】
図７は、パンチ孔型板状アノード電極２００Ａ’、２００Ｂ’、及び２００Ｃ’のそれぞれが備えるパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’の各１個に焦点を当てて鉛直方向に配列した一態様を概略的に示した立面図である（実際には図６のようにパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’が多数個存在する）。図７に示されるように、３枚のパンチ孔型板状アノード電極２００Ａ’、２００Ｂ’、及び２００Ｃ’が、めっき槽２０内で互いに平行かつ鉛直下方から上方に向かうにつれパンチ孔の径が大きくなるように配置されたものであって、それぞれのパンチ孔２０５Ａ’、２０５Ｂ’、及び２０５Ｃ’が、略同一の同心軸を持つようにすることも可能である。このように配置しておけば、めっき液供給口７０から上昇流で供給されるめっき液の流動をスムーズに行うことが可能となる。
【００５２】
上記態様では、３枚のパンチ孔型アノード電極を備えたカップ式電解めっき装置１０について説明したが、代わりに、対角線が、７ｍｍ×１１ｍｍ、１４ｍｍ×２２ｍｍ、２１ｍｍ×３３ｍｍ径であって、メッシュ線径略１ｍｍのメッシュ型アノード電極を１台のめっき装置について３枚準備し、同様にして、これら３枚のメッシュ型アノード電極が電解めっき装置１０のめっき槽２０内で階層状に配置されるようにしてもよい。その結果、パンチ孔型アノード電極を３枚配置した場合と同様の効果が得られると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の電解めっき装置の第一実施形態の垂直断面図。
【図２】第一実施形態で具備されるメッシュ型板状アノード電極の上面図。
【図３】ウェーハの測定箇所を示す平面図。
【図４】バンプ断面概略図。
【図５】本発明の電解めっき装置の第二実施形態の垂直断面図。
【図６】第二実施形態で具備されるパンチ孔型板状アノード電極の上面図。
【図７】３枚のパンチ孔型板状アノード電極を階層状に配置したときの第二実施形態の一配置例を示す概略立面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０ カップ式電解めっき装置
２０ めっき槽
３０ ウェーハ
４０ ウェーハの周縁部
５０ カソード電極
６０ シールパッキング
７０ めっき液供給口
８０ めっき液流出口
９０ 切換手段
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ 配線
９５ 電源手段
１００Ａ、１００Ｂ メッシュ型板状アノード電極
１０５ メッシュ孔
２００Ａ、２００Ｂ，２００Ｃ、２００Ａ’、２００Ｂ’，２００Ｃ’ パンチ孔型板状アノード電極
２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ａ’、２０５Ｂ’、２０５Ｃ’ パンチ孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置において、
板状アノード電極が少なくとも２枚以上具備され、かつ、板状アノード電極が階層状に配置されていることを特徴とする電解めっき装置。
【請求項２】
前記複数の板状アノード電極の各表面積が異なるようにされている請求項１に記載の電解めっき装置。
【請求項３】
前記板状アノード電極の少なくともいずれかを選択する切換手段と、この切換手段により選択された板状アノード電極に電流を供給する電源手段と、を有する請求項１又は２に記載の電解めっき装置。
【請求項４】
前記板状アノード電極を被めっき面と略同一形状とし、該板状アノード電極の周縁に複数の周縁電流供給部と、該板状アノード電極の中央に中央電流供給部とを有し、
さらに、前記周縁電流供給部から供給する周縁めっき電流と、中央電流供給部から供給する中央めっき電流とを調整する、電流供給調整手段を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解めっき装置。
【請求項１】
被めっき品の周縁部と導通接触するカソード電極が配置された開口部を有するめっき槽と、該開口部に戴置した被めっき品のめっき処理面と対向するように、めっき槽内に配置された複数の孔を有する板状アノード電極とを具備し、めっき槽内にめっき液を供給して被めっき品にめっき液を接触させるとともに、めっき電流を供給することでめっき処理を行う電解めっき装置において、
板状アノード電極が少なくとも２枚以上具備され、かつ、板状アノード電極が階層状に配置されていることを特徴とする電解めっき装置。
【請求項２】
前記複数の板状アノード電極の各表面積が異なるようにされている請求項１に記載の電解めっき装置。
【請求項３】
前記板状アノード電極の少なくともいずれかを選択する切換手段と、この切換手段により選択された板状アノード電極に電流を供給する電源手段と、を有する請求項１又は２に記載の電解めっき装置。
【請求項４】
前記板状アノード電極を被めっき面と略同一形状とし、該板状アノード電極の周縁に複数の周縁電流供給部と、該板状アノード電極の中央に中央電流供給部とを有し、
さらに、前記周縁電流供給部から供給する周縁めっき電流と、中央電流供給部から供給する中央めっき電流とを調整する、電流供給調整手段を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解めっき装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９７５８６（Ｐ２００８−２９７５８６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４３８６６（Ｐ２００７−１４３８６６）
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（０００２２８１６５）日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社 (29)
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（０００２２８１６５）日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社 (29)
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