JP2016211010A - 電解処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面に形成される金属膜を均一にすることができる電解処理装置を提供する。
【解決手段】電解処理装置は、処理槽１内に基板Ｗを配置する基板ホルダ７と、基板ホルダ７に保持された基板Ｗに対向するように処理槽１内に配置された電極５と、基板Ｗと電極５との間に配置された、開口部１２ａを有する電場遮蔽板１２と、電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させて、開口部１２ａを基板Ｗの軸心を中心とする円軌道上を移動させるオービタル並進運動機構１４とを備える。オービタル並進運動機構１４は、電場遮蔽板１２が基板Ｗの外周面の一部を覆いながら電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェハなどの基板をめっき液やエッチング液などの処理液に浸漬させた状態で処理液中に電流を流して該基板を処理する電解処理装置に関する。

ウェハなどの基板を処理する電解処理装置として、電解めっき装置および電解エッチング装置が知られている。電解めっき装置は、アノードおよび基板をめっき液に浸漬させた状態でアノードから基板に電流を流して基板の表面を金属でめっきするめっき装置である。電解エッチング装置は、カソードおよび基板を電解液（エッチング液）に浸漬させた状態で基板からカソードに電流を流して基板の表面に形成された金属膜をエッチングするエッチング装置である。以下、電解めっき装置について説明する。

図２５は一般的な電解めっき装置（以下、電解めっき装置を単にめっき装置と呼ぶ）を示す概略図である。図２５に示すように、めっき装置は、めっき槽２０１を備えている。めっき槽２０１は、めっき液を内部に貯留する貯留槽２０２と、貯留槽２０２に隣接して配置されたオーバーフロー槽２０３とを備えている。貯留槽２０２の側壁をオーバーフローしためっき液は、オーバーフロー槽２０３内に流入するようになっている。オーバーフロー槽２０３の底部には、めっき液を循環させるめっき液循環ライン２０４の一端が接続され、他端は貯留槽２０２の底部に接続されている。オーバーフロー槽２０３内に流入しためっき液は、めっき液循環ライン２０４を通って貯留槽２０２内に戻される。

さらに、めっき装置は、銅などの金属から構成されるアノード２０５と、アノード２０５を保持し、かつアノード２０５を貯留槽２０２内のめっき液に浸漬させるアノードホルダ２０６と、ウェハなどの基板Ｗを着脱自在に保持し、かつ基板Ｗを貯留槽２０２内のめっき液に浸漬させる基板ホルダ２０７とを備えている。アノード２０５および基板Ｗはめっき液中で互いに対向するように配置される。アノード２０５は、アノードホルダ２０６を介して電源２１０の正極に接続され、基板Ｗは、基板ホルダ２０７を介して電源２１０の負極に接続されている。アノード２０５と基板Ｗとの間に電圧を印加すると、電流が基板Ｗに流れ、基板Ｗの表面に金属膜が形成される。

めっき装置は、めっき液を攪拌する攪拌パドル２１１と、基板Ｗ上の電位分布を調整する電場遮蔽板２１２とをさらに備えている。電場遮蔽板２１２は鉛直に配置されており、めっき液中の電場の通過を許容する開口部２１２ａを有している。攪拌パドル２１１は、基板ホルダ２０７に保持された基板Ｗの表面近傍に配置されている。電場遮蔽板２１２は、攪拌パドル２１１とアノード２０５との間に配置されており、攪拌パドル２１１は基板Ｗと電場遮蔽板２１２の間に配置されている。攪拌パドル２１１は、鉛直に配置されており、基板Ｗと平行に往復運動することでめっき液を攪拌し、基板Ｗのめっき中に、十分な金属イオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。

図２６（ａ）乃至図２６（ｃ）は基板Ｗ上に形成された金属膜の厚さと電場遮蔽率との関係を示す図である。図２６（ａ）乃至図２６（ｃ）の横軸は基板Ｗの中心からの距離を示しており、縦軸は電場遮蔽率を示している。図２６（ａ）に示すように、電場遮蔽板２１２が設けられていない状態（つまり、電場遮蔽率が０％の状態）で基板Ｗをめっきすると、基板Ｗの外周面により多くの金属膜が形成される。その結果、金属膜の膜厚の均一性が大きく損なわれる。

図２６（ｂ）に示すように、電場遮蔽板２１２で基板Ｗの外周面を覆いながら基板Ｗをめっきすると、基板Ｗの外周面での膜厚は減少するが、金属膜の全体の厚さを均一にすることはできない。図２６（ｃ）に示すように、より小さな開口部２１２ａを有する電場遮蔽板２１２を使用して基板Ｗ上の電場遮蔽範囲を広げても膜厚を均一にすることはできない。

金属膜の厚さを均一にする方法として、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率を連続的に変化させることが考えられる。特許文献１には、アノードと基板との間に配置されたシールドを備えるめっき装置が記載されている。特許文献１によれば、基板の一部分を遮蔽するシールドを備え、基板とシールドを相対的に回転させることで基板上の電場遮蔽面積を変化させる。しかしながら、特に図２５に示すような縦型ディップ式のめっき装置の場合、一般に基板Ｗを回転させることは困難であり、シールドを回転させる必要がある。しかしながら、シールドをめっき槽中で回転させる回転機構は大がかりで、シールドの回転機構自体が電場を遮ってしまい、均一な金属膜の形成を阻害する可能性がある。

また、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率を連続的に変化させるために、気孔率を連続的に変化させた多孔体で電場遮蔽板を構成したり、開口率を連続的に変化させたパンチングプレートで電場遮蔽板を構成することが考えられる（例えば特許文献２参照）。しかしながら、電場遮蔽板をこのように形成するには高度な加工技術が必要とされ、電場遮蔽板が高価となる。また、基板の種類ごとに適正な電場制御を実現するには、電場遮蔽板を取り換える必要があり、手間のかかる作業となる。

米国特許第６０２７６３１号明細書 特開平１１−１５２６００号公報

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、基板の表面に形成される金属膜を均一にすることができる電解処理装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の一態様は、処理液を内部に貯留する処理槽と、基板を保持し、前記処理槽内に前記基板を配置する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板に対向するように前記処理槽内に配置された電極と、前記基板と前記電極との間に電圧を印加する電源と、前記基板と前記電極との間に配置された、開口部を有する電場遮蔽板と、前記電場遮蔽板を周回軌道に沿って並進運動させて、前記開口部を前記基板の軸心を中心とする円軌道上を移動させるオービタル並進運動機構とを備え、前記オービタル並進運動機構は、前記電場遮蔽板が前記基板の外周面の一部を覆いながら前記電場遮蔽板を前記周回軌道に沿って並進運動させることを特徴とする電解処理装置である。

好ましい態様は、前記オービタル並進運動機構は、前記処理槽の外に配置されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記開口部は円形であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記開口部には前記処理液を攪拌する複数の攪拌棒が配置されていることを特徴とする。

好ましい態様は、前記処理槽は、めっき液を内部に貯留するめっき槽であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記処理槽は、電解液を内部に貯留する電解エッチング槽であることを特徴とする。

本発明によれば、電場遮蔽板は基板の外周面の一部を覆いながら周回軌道に沿って並進運動するため、基板の外周面での電場遮蔽率を基板の中心からの距離に従って増加させることができる。したがって、電解処理装置は、基板の表面に形成される金属膜を均一にすることができる。

電解処理装置としてのめっき装置を示す概略図である。 電解処理装置としての電解エッチング装置を示す概略図である。 図１のＡ線矢視図である。 図１に示すめっき装置を上から見た図である。 オービタル並進運動機構の動作を示す図である。 オービタル並進運動機構の他の実施形態を示す図である。 電場遮蔽板を周回軌道に沿って並進運動させたときの基板と電場遮蔽板との相対位置を示す図である。 電場遮蔽板を周回軌道に沿って並進運動させたときの金属膜の膜厚と電場遮蔽率との関係を示す図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は基板の外周面での電場遮蔽率の例を示す図である。 オービタル並進運動機構のさらに他の実施形態を示す上面図である。 アームを示す側面図である。 オービタル並進運動機構の側面図である。 スライダ、回転モータ、および斜軸がアームに向かって移動したときのオービタル並進運動機構を示す図である。 オービタル並進運動機構のさらに他の実施形態を示す上面図である。 図１４に示すオービタル並進運動機構の側面図である。 フレキシブルシャフトと第１連結シャフトとの連結機構を示す拡大図である。 偏心ピンおよびアームがパイプシャフトの回転軸心に向かって移動したときのオービタル並進運動機構を示す図である。 図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）は基板の外周面での電場遮蔽率および電場遮蔽範囲の変化を示す図である。 アシストアノードを備えためっき装置の実施形態を示す図である。 アシストアノードから基板に流れる電流を示す模式図である。 電場遮蔽板の開口部に配置された複数の攪拌棒を示す図である。 遮蔽板を備えた湿式処理装置を示す図である。 遮蔽板を備えた無電解めっき装置を示す図である。 遮蔽板を備えた処理装置を示す図である。 一般的な電解めっき装置を示す概略図である。 図２６（ａ）乃至図２６（ｃ）は基板上に形成された金属膜の厚さと電場遮蔽率との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図２４において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、電解処理装置としてのめっき装置を示す概略図である。めっき装置は、処理槽（めっき槽）１を備えている。処理槽１は、めっき液を内部に貯留する貯留槽２と、貯留槽２に隣接して配置されたオーバーフロー槽３とを備えている。貯留槽２の側壁２ａをオーバーフローしためっき液は、オーバーフロー槽３内に流入するようになっている。オーバーフロー槽３の底部には、めっき液を循環させるめっき液循環ライン４の一端が接続され、他端は貯留槽２の底部２ｂに接続されている。めっき液循環ライン４にはポンプＰが設けられており、オーバーフロー槽３内に流入しためっき液は、ポンプＰによりめっき液循環ライン４を通って貯留槽２内に戻される。

さらに、めっき装置は、銅などの金属から構成されるアノード５と、このアノード５を保持し、かつアノード５を貯留槽２内のめっき液に浸漬させるアノードホルダ６と、ウェハなどの基板Ｗを着脱自在に保持し、かつ基板Ｗを貯留槽２内のめっき液に浸漬させる基板ホルダ７とを備えている。アノード５および基板Ｗはめっき液中で互いに対向するように配置される。アノード５は、アノードホルダ６および正極側電線９を介して電源１０の正極に接続され、基板Ｗは、基板ホルダ７および負極側電線１３を介して電源１０の負極に接続されている。アノード５と基板Ｗとの間に電圧を印加すると、電流はアノード５から基板Ｗに流れ、基板Ｗの表面に金属膜が形成される。

電解処理装置としての電解エッチング装置（以下、電解エッチング装置を単にエッチング装置と呼ぶ）の場合、図２に示すように、アノード５の代わりにカソード８が処理槽１内に配置され、処理槽１内にはめっき液の代わりに電解液（エッチング液）が貯留される。この場合、処理槽１は電解エッチング槽である。カソード８は負極側電線１３を介して電源１０の負極に接続され、基板Ｗは正極側電線９を介して電源１０の正極に接続される。カソード８および基板Ｗを電解液に浸漬させた状態でカソード８と基板Ｗとの間に電圧を印加すると、電流は基板Ｗからカソード８に流れ、基板Ｗの表面に形成された金属膜がエッチングされる。アノード５およびカソード８は総称して電極と呼ばれ、めっき液および電解液は総称して処理液と呼ばれる。

図１に示すように、めっき装置はめっき液を攪拌する攪拌パドル１１を備えている。攪拌パドル１１は貯留槽２内の基板ホルダ７に保持された基板Ｗの表面近傍に配置されている。この攪拌パドル１１は基板Ｗと平行に往復運動することでめっき液を攪拌し、基板Ｗのめっき中に十分な金属イオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。

図３は図１のＡ線矢視図である。図１および図３に示すように、めっき装置は、基板Ｗ上の電位分布を調整する電場遮蔽板１２と、電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させるオービタル並進運動機構１４とをさらに備えている。電場遮蔽板１２は矩形形状を有しており、めっき液中の電場の通過を許容する円形の開口部１２ａを有している。開口部１２ａの大きさは基板Ｗの直径と同等、あるいはより小さくても、より大きくても良い。攪拌パドル１１および電場遮蔽板１２は鉛直に配置されている。電場遮蔽板１２は基板Ｗとアノード５との間に配置されている。より具体的には、電場遮蔽板１２は攪拌パドル１１とアノード５との間に配置されており、攪拌パドル１１は電場遮蔽板１２と基板Ｗとの間に配置されている。

オービタル並進運動機構１４は処理槽１の外に配置されている。このオービタル並進運動機構１４は、電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させ、電場遮蔽板１２の開口部１２ａを基板Ｗの軸心を中心とする円軌道上を移動させるように構成されている。オービタル並進運動機構１４は、電場遮蔽板１２に固定されたアーム１５と、アーム１５を介して電場遮蔽板１２を移動させる駆動装置としてのモータ１６と、モータ１６の駆動力をアーム１５に伝達する駆動力伝達機構１７とを備えている。アーム１５は水平に延び、電場遮蔽板１２の上部に固定されている。

駆動力伝達機構１７は、アーム１５に連結され、かつモータ１６の回転軸に取り付けられた第１のプーリ１８と、アーム１５に連結された第２のプーリ１９と、これらプーリ１８，１９の間に掛け渡されたベルト２０とを備えている。プーリ１８，１９は同一の直径を有している。アーム１５はこれらプーリ１８，１９に偏心して取り付けられている。アーム１５は、第１のジョイント２１を介して第１のプーリ１８に連結されており、第２のジョイント２２を介して第２のプーリ１９に連結されている。

図４は図１に示すめっき装置を上から見た図である。図４では、オービタル並進運動機構１４は省略されている。図３および図４に示すように、電場遮蔽板１２の移動を制限するガイド部材３０が貯留槽２内に設けられている。ガイド部材３０は電場遮蔽板１２の外端面１２ｂを挟むように配置されており、貯留槽２の両側壁２ａおよび底部２ｂに取り付けられている。ガイド部材３０は、電場遮蔽板１２が基板Ｗの表面と平行に移動（並進運動）するように、電場遮蔽板１２をガイドしている。

電場遮蔽板１２は貯留槽２の側壁２ａおよび底部２ｂから離間している。ガイド部材３０は貯留槽２の両側壁２ａおよび底部２ｂから内方に向かって延びている。電場遮蔽板１２が周回軌道に沿って並進運動したときに電場遮蔽板１２の外端面１２ｂはガイド部材３０から離れない。したがって、電場は電場遮蔽板１２の開口部１２ａのみを通過し、開口部１２ａ以外の場所を通過しない。

図５はオービタル並進運動機構１４の動作を示す図である。モータ１６（図３参照）により第１のプーリ１８を回転させると、第１のプーリ１８の回転がベルト２０を介して第２のプーリ１９に伝達され、第２のプーリ１９が同じ方向に同じ速度で回転する。このように、２つのプーリ１８，１９を同期させて同じ方向に同じ速度で回転させることで、アーム１５を水平に維持したままアーム１５を周回軌道に沿って並進運動させることができる。

オービタル並進運動機構１４は、電場遮蔽板１２を基板Ｗの中心周りに回転させるのではなく、電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させる。したがって、オービタル並進運動機構１４自体を処理槽１の内部に配置する必要がない。図３に示すように、オービタル並進運動機構１４を処理槽１の外に配置できるので、めっき液などの処理液がオービタル並進運動機構１４に接触せず、オービタル並進運動機構１４は防水構造を備える必要がない。さらに、オービタル並進運動機構１４が電場を遮ることもない。

図６はオービタル並進運動機構１４の他の実施形態を示す図である。図６に示すように、駆動力伝達機構１７は、モータ１６の回転軸に取り付けられた第１のギヤ２５と、第１のギヤ２５に噛み合う第２のギヤ２６および第３のギヤ２７とを備えている。第２のギヤ２６および第３のギヤ２７は同一の歯数を有している。アーム１５は偏心してギヤ２６，２７に取り付けられている。アーム１５は、第１のジョイント２３を介して第２のギヤ２６に連結されており、第２のジョイント２４を介して第３のギヤ２７に連結されている。第１のギヤ２５を回転させることにより、ギヤ２６，２７を同期して同じ方向に同じ速度で回転させることができる。

図７は電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させたときの基板Ｗと電場遮蔽板１２との相対位置を示す図である。図７では、ステップ１乃至４に示すそれぞれの基板Ｗの中心を通る想像線が描かれている。

図７のステップ１乃至４に示すように、電場遮蔽板１２はオービタル並進運動機構１４によって周回軌道に沿って並進運動する。具体的には、電場遮蔽板１２の上下方向および左右方向の移動の組み合わせにより、電場遮蔽板１２は周回軌道に沿って並進運動し、電場遮蔽板１２の開口部１２ａは基板Ｗの軸心を中心とする円軌道上を移動する。

図７のステップ１は、電場遮蔽板１２が上方向に移動したときの様子を示している。図７のステップ１に示すように、電場遮蔽板１２が上方向に移動すると基板Ｗの下側外周面は電場遮蔽板１２で遮蔽される（図７のステップ１の網目部分参照）。図７のステップ２は、電場遮蔽板１２が右方向に移動したときの様子を示している。図７のステップ２に示すように、電場遮蔽板１２が右方向に移動すると、基板Ｗの左側外周面は電場遮蔽板１２で遮蔽される（図７のステップ２の網目部分参照）。図７のステップ３は、電場遮蔽板１２が下方向に移動したときの様子を示している。図７のステップ３に示すように、電場遮蔽板１２が下方向に移動すると、基板Ｗの上側外周面は電場遮蔽板１２で遮蔽される（図７のステップ３の網目部分参照）。図７のステップ４は、電場遮蔽板１２が左方向に移動したときの様子を示している。図７のステップ４に示すように、電場遮蔽板１２が左方向に移動すると、基板Ｗの右側外周面は電場遮蔽板１２で遮蔽される（図７のステップ４の網目部分参照）。

図７のステップ１乃至４に示すように、電場遮蔽板１２は、基板Ｗの外周面の一部を覆いながら、周回軌道に沿って並進運動する。電場遮蔽板１２の並進運動に伴って、基板Ｗの遮蔽された部分が移動するので、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率を連続的に変化させることができる。その結果、金属膜を基板Ｗの表面に均一に形成することができる。

図８は電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させたときの金属膜の膜厚と電場遮蔽率との関係を示す図である。図８の矢印は、並進運動しているときの電場遮蔽板１２の移動範囲を示している。図８に示すように、基板Ｗの外周面の一部を覆いながら電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させることにより、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率を連続的に変化させることができる。

電場遮蔽板１２の開口部１２ａの形状を変化させることで、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率を変化させることができる。例えば、開口部１２ａの形状をのこぎり状に形成したり、開口部１２ａの大きさを変えたりしつつ、電場遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させることで、図９（ａ）に示すように、電場遮蔽率を段階的に変化させたり、図９（ｂ）に示すように、電場遮蔽率を所定の曲率に基づいて変化させることができる。

図３に示すプーリ１８，１９を、プーリの回転軸と第１のジョイント２１および第２のジョイント２２との距離が異なるものに交換することにより、電場遮蔽板１２の周回軌道の直径を変えることが可能である。または図６に示すギヤ２６，２７を、ギヤの回転軸と第１のジョイント２３および第２のジョイント２４との距離が異なるものに交換することにより、電場遮蔽板１２の周回軌道の直径を変えることが可能である。電場遮蔽板１２の周回軌道の直径が変わると、電場遮蔽板１２による基板Ｗの外周面での電場遮蔽範囲が変わる。したがって、基板の種類に応じてより適正に電場を制御することができる。

以下に説明する実施形態によれば、基板Ｗのめっき中に電場遮蔽板１２の周回軌道の直径を変えることも可能である。図１０はオービタル並進運動機構１４のさらに他の実施形態を示す上面図である。図１０に示すように、オービタル並進運動機構１４は、電場遮蔽板１２の上部に固定されたアーム１５と、アーム１５を貫通して延びる２本の斜軸７０と、これら２本の斜軸７０を回転させる回転モータ７２と、２本の斜軸７０の回転を同期させる同期機構としての２つのプーリ７５およびベルト７６とを備えている。２つのプーリ７５は同じ直径を有している。

２つのプーリ７５は、２本の斜軸７０にそれぞれ固定されている。ベルト７６は２つのプーリ７５に掛かっている。２つの斜軸７０のうちの一方は、回転モータ７２に接続されており、他方の斜軸７０は２つの軸受７７によって回転可能に支持されている。軸受７７および回転モータ７２は、設置プレート７８上に設置されている。回転モータ７２が一方の斜軸７０を回転させると、その斜軸７０の回転がプーリ７５およびベルト７６によって他方の斜軸７０に伝達される。したがって、２本の斜軸７０が同一方向に同一速度で回転する。

図１１は、アーム１５の側面図である。図１１では、斜軸７０は図示されていない。アーム１５には２つの球面軸受６４が固定されている。各球面軸受６４は、斜軸７０が貫通する貫通孔６８ａが形成された球状の内輪６８と、内輪６８を回転可能に支持する外輪６９とを備えている。本実施形態では、２つの球面軸受６４はアーム１５に埋設されている。

図１２はオービタル並進運動機構１４の側面図である。オービタル並進運動機構１４は、回転モータ７２および斜軸７０をアーム１５（および球面軸受６４）に近接および離間する方向に移動させる移動装置７４を備えている。移動装置７４は、ステッピングモータ８１と、ステッピングモータ８１に接続されたボールねじ軸８２と、ボールねじ軸８２が係合するボールねじナット（図示せず）が内部に配置されたスライダ７３とを備えている。スライダ７３は斜軸７０の回転軸心ＣＡに沿って直線方向に移動できるようにリニアガイド７９に支持されている。斜軸７０は、その回転軸心ＣＡに対して所定の角度で折れ曲がり、球面軸受６４の貫通孔６８ａを通って延びている。貫通孔６８ａの直径は斜軸７０の直径よりも僅かに大きい。斜軸７０は、球面軸受６４の外側において回転軸心ＣＡに向かってさらに延び、斜軸７０の端部は軸受６５によって支持されている。斜軸７０の端部は回転軸心ＣＡ上に位置している。

回転モータ７２は、スライダ７３に固定された設置プレート７８上に設置されている。ステッピングモータ８１およびリニアガイド７９はベース８５の上に設置されている。ボールねじ軸８２はアーム１５に対して垂直に、すなわち斜軸７０の回転軸心ＣＡと平行に延び、スライダ７３を貫通している。スライダ７３、回転モータ７２、および斜軸７０は、リニアガイド７９によって斜軸７０の回転軸心ＣＡに沿って（すなわち、アーム１５と垂直な方向に）移動可能となっている。

ステッピングモータ８１がボールねじ軸８２を一方向に回転させると、スライダ７３、回転モータ７２、および斜軸７０は、アーム１５（および球面軸受６４）から離間する方向に移動する。ステッピングモータ８１がボールねじ軸８２を反対方向に回転させると、図１３に示すように、スライダ７３、回転モータ７２、および斜軸７０は、アーム１５（および球面軸受６４）に向かって移動する。アーム１５の両側には、ガイド部材７１が設けられている。このガイド部材７１は、アーム１５の並進運動を許容しつつ、斜軸７０の回転軸心ＣＡの方向へのアーム１５の移動を制限する。

図１２および図１３に示すように、回転モータ７２および斜軸７０がアーム１５および球面軸受６４に対して相対的に移動すると、アーム１５および球面軸受６４が斜軸７０の回転軸心ＣＡに垂直な方向に移動する。したがって、斜軸７０の回転軸心ＣＡからアーム１５および球面軸受６４までの距離が変化する。

図１２では、斜軸７０の回転軸心ＣＡから球面軸受６４の中心までの距離はＲ１である。したがって、この状態で斜軸７０が回転すると、アーム１５に保持された電場遮蔽板１２は半径Ｒ１の周回軌道を描いて並進運動する。図１３では、斜軸７０の回転軸心ＣＡから球面軸受６４の中心までの距離はＲ２である。したがって、この状態で斜軸７０が回転すると、アーム１５に保持された電場遮蔽板１２は半径Ｒ２の周回軌道を描いて並進運動する。このように、移動装置７４を駆動して回転モータ７２および斜軸７０を移動させることによって、基板Ｗのめっき中に電場遮蔽板１２の周回軌道の直径（半径）を変えることができる。

２つの斜軸７０は、図１０に示すプーリ７５およびベルト７６によって同じ速度で同じ方向に同期して回転する。したがって、アーム１５および電場遮蔽板１２は水平姿勢を維持したまま並進運動することができる。

図１４はオービタル並進運動機構１４の他の実施形態を示す図である。図１４において、特に説明しない構成は図１０乃至図１３に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態に係るオービタル並進運動機構１４は、２本のＬ字型のパイプシャフト１０８と、２本のパイプシャフト１０８のうちの一方にトルク伝達機構９４を介して連結された回転モータ９０とを備えている。各パイプシャフト１０８は２つの軸受７７によって回転可能に支持されている。軸受７７および回転モータ９０は、設置プレート７８上に設置されている。

２本のパイプシャフト１０８にはそれぞれプーリ７５が固定されており、ベルト７６は２つのプーリ７５に掛かっている。回転モータ９０が一方のパイプシャフト１０８を回転させると、そのパイプシャフト１０８の回転がプーリ７５およびベルト７６によって他方のパイプシャフト１０８に伝達される。したがって、２本のパイプシャフト１０８が同一方向に同一速度で回転する。

図１５は、図１４に示すオービタル並進運動機構１４の側面図である。図１５では、軸受７７、プーリ７５、およびベルト７６は図示されていない。オービタル並進運動機構１４は、パイプシャフト１０８内に配置されたフレキシブルシャフト１０７と、フレキシブルシャフト１０７の一端に接続された第１連結シャフト１０５と、フレキシブルシャフト１０７の他端に接続された第２連結シャフト１０６と、第２連結シャフト１０６に固定された偏心ピン１１０とを備えている。偏心ピン１１０は、アーム１５に固定された軸受１１５に回転可能に支持されている。

回転モータ９０は、図示しない部材を介して設置プレート７８に固定されている。回転モータ９０は、トルク伝達機構９４を構成する第１ギヤ９４Ａおよび第２ギヤ９４Ｂを介してパイプシャフト１０８に連結されている。第１ギヤ９４Ａは回転モータ９０に固定されており、第２ギヤ９５Ｂはパイプシャフト１０８の外周面に固定されている。第２ギヤ９５Ｂとパイプシャフト１０８は同心状に配置されている。回転モータ９０が駆動されると、第１ギヤ９４Ａおよび第２ギヤ９５Ｂを介してパイプシャフト１０８が回転する。

第１連結シャフト１０５の一部、第２連結シャフト１０６の一部、およびフレキシブルシャフト１０７の全体は、パイプシャフト１０８内に配置されている。第１連結シャフト１０５および第２連結シャフト１０６は、互いに垂直である。すなわち、第１連結シャフト１０５はパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬ上にあり、第２連結シャフト１０６はパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬに対して垂直である。フレキシブルシャフト１０７は自在に曲がることが可能であり、パイプシャフト１０８内に移動可能に収容されている。

第１連結シャフト１０５は、リニアガイド７９に移動自在に支持された可動ブロック１０１に固定されている。オービタル並進運動機構１４は、可動ブロック１０１および第１連結シャフト１０５をアーム１５に近接および離間する方向に移動させる移動装置７４をさらに備えている。可動ブロック１０１は、スライダ７３に固定された設置プレート７８上に設置されている。スライダ７３はパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬと平行に直線的に移動できるようにリニアガイド７９に支持されている。パイプシャフト１０８は、その回転軸心ＣＬに対して直角に折れ曲がっている。ステッピングモータ８１がボールねじ軸８２を回転させると、第１連結シャフト１０５は、パイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬ上を（すなわち、アーム１５と垂直な方向に）移動する。

図１６は、フレキシブルシャフト１０７と第１連結シャフト１０５との連結機構を示す拡大図である。図１６に示すように、第１連結シャフト１０５は、その端部に球面を有したボール部１０５ａを有しており、フレキシブルシャフト１０７は、その端部にボール部１０５ａを囲うボール受け部１０７ａを有している。ボール受け部１０７ａは球状の凹面を有している。

ボール部１０５ａおよびボール受け部１０７ａからなる連結機構は、フレキシブルシャフト１０７の回転を許容しつつ、第１連結シャフト１０５は回転しない状態に維持することができる。したがって、回転モータ９０が駆動されるとき、パイプシャフト１０８、フレキシブルシャフト１０７、第２連結シャフト１０６、および偏心ピン１１０は一体に回転するが、第１連結シャフト１０５は回転しない。ボール受け部１０７ａは、第１連結シャフト１０５がフレキシブルシャフト１０７から離れないように、ボール部１０５ａを囲んでいる。図示しないが、フレキシブルシャフト１０７と第２連結シャフト１０６も、同様に、ボール部およびボール受け部からなる連結機構によって連結されている。

ステッピングモータ８１がボールねじ軸８２を一方向に回転させると、第１連結シャフト１０５はフレキシブルシャフト１０７をアーム１５に向かって押し、フレキシブルシャフト１０７はパイプシャフト１０８内を移動する。パイプシャフト１０８の位置は固定であるので、フレキシブルシャフト１０７はパイプシャフト１０８に対して相対移動し、フレキシブルシャフト１０７は第２連結シャフト１０６を押す。その結果、偏心ピン１１０およびアーム１５はパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬから離れる方向に移動する。ステッピングモータ８１がボールねじ軸８２を反対方向に回転させると、図１７に示すように、第１連結シャフト１０５はフレキシブルシャフト１０７を引っ張り、さらにフレキシブルシャフト１０７が第２連結シャフト１０６を引っ張る。その結果、偏心ピン１１０およびアーム１５はパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬに向かって移動する。

図１５および図１７に示すように、第１連結シャフト１０５、フレキシブルシャフト１０７、および第２連結シャフト１０６がパイプシャフト１０８に対して相対的に移動すると、偏心ピン１１０およびアーム１５がパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬに垂直な方向に移動する。結果として、パイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬから偏心ピン１１０およびアーム１５までの距離が変化する。

図１５では、パイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬから偏心ピン１１０までの距離はＲ３である。したがって、この状態で偏心ピン１１０がパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬの周りを回転すると、アーム１５に保持された電場遮蔽板１２は半径Ｒ３の周回軌道を描いて並進運動する。図１７では、パイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬから偏心ピン１１０までの距離はＲ４である。したがって、この状態で偏心ピン１１０がパイプシャフト１０８の回転軸心ＣＬの周りを回転すると、アーム１５に保持された電場遮蔽板１２は半径Ｒ４の周回軌道を描いて並進運動する。このように、移動装置７４を駆動して第１連結シャフト１０５、フレキシブルシャフト１０７、および第２連結シャフト１０６を移動させることによって、基板Ｗのめっき中に電場遮蔽板１２の周回軌道の直径（半径）を変えることができる。

電場遮蔽板１２の周回軌道の直径を変化させた場合における基板Ｗの外周面での電場遮蔽率および電場遮蔽範囲の変化について図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）を参照して説明する。図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）は基板Ｗの外周面での電場遮蔽率および電場遮蔽範囲の変化を示す図である。図１８（ａ）に示すように、第１の周回軌道で電場遮蔽板１２を並進運動させた場合、電場遮蔽範囲は狭く、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率は急峻に変化する。これに対し、図１８（ｂ）に示すように、第１の周回軌道よりも直径が大きい第２の周回軌道で電場遮蔽板１２を並進運動させた場合、電場遮蔽範囲は図１８（ａ）に示す電場遮蔽範囲よりも広く、基板Ｗの外周面での電場遮蔽率はなだらかに変化する。

図１８（ｃ）は、基板Ｗのめっき中に電場遮蔽板１２の周回軌道を第１の周回軌道から第２の周回軌道に切り換えた場合の電場遮蔽率を示す。この場合、図１８（ｃ）に示すように、電場遮蔽率は広い電場遮蔽範囲で急峻に変化する。このように、基板Ｗのめっき中に周回軌道を変化させることにより、ターミナルエフェクト（ウェハ外周面に接する給電端子の周囲で金属膜が厚く堆積する現象）が現れやすい高抵抗基板にも金属膜を均一に形成することができる。

電場遮蔽板１２は、基板Ｗの外周面を重点的にめっきするためのアシストアノードを備えてもよい。図１９は、アシストアノード４０を備えためっき装置の実施形態を示す図である。図２０はアシストアノード４０から基板Ｗに流れる電流を示す模式図である。アシストアノード４０は環状に形成されており、基板Ｗの直径とほぼ同じ外径を有している。アシストアノード４０は電場遮蔽板１２の側面（基板Ｗを向いた側面）に取り付けられており、補助電線４１を介して正極側電線９に接続されている。補助電線４１には可変抵抗器４２が取り付けられており、可変抵抗器４２によってアシストアノード４０に供給される電流の大きさを調整することができる。

アノード５と基板Ｗとの間に電圧を印加すると、電流はアシストアノード４０から基板Ｗに流れ（図２０の矢印参照）、基板Ｗの外周面が重点的にめっきされる。アシストアノード４０に供給される電流の大きさによって基板Ｗの外周面に析出する金属膜の厚さを変化させることができる。

図２１に示すように、電場遮蔽板１２の開口部１２ａに複数の攪拌棒３１を配置してもよい。本実施形態では、攪拌パドル１１を省略することができる。複数の攪拌棒３１を備えた電場遮蔽板１２は、円周軌道に沿った並進運動に伴って貯留槽２内のめっき液を攪拌することができる。図２１において、複数の攪拌棒３１は鉛直方向に延びているが、攪拌棒３１を水平方向に延ばしてもよく、または攪拌棒３１を格子状にしてもよい。

図２１に示す実施形態によれば、攪拌パドル１１を省略できるので、電場遮蔽板１２を基板Ｗの表面近傍に配置することができる。したがって、めっき装置のダウンサイジングを図ることができ、さらには、攪拌棒３１による攪拌効果と電場遮蔽板１２による電場遮蔽効果をより向上させることができる。攪拌棒３１による攪拌効果を基板Ｗの外周面まで及ぼすために、電場遮蔽板１２の開口部１２ａの大きさを基板Ｗの直径よりも大きくしてもよい。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

例えば、スピン式の湿式処理装置としての洗浄装置、塗布装置、および薬液処理装置に遮蔽板１２を使用することができる。図２２は遮蔽板１２を備えた湿式処理装置を示す図である。図２２に示すように、湿式処理装置は基板Ｗを水平に保持する保持テーブル５０を回転させつつ、基板Ｗの上方に位置する処理ヘッド５１から薬液や洗浄液などの流体を基板Ｗに供給するように構成されている。

遮蔽板１２を備えていない湿式処理装置の場合、処理ヘッド５１から基板Ｗに流体を供給しても基板Ｗの外周面での流量分布を連続的に変化させることは困難である。図２２に示す例では、遮蔽板１２が基板Ｗの表面と平行になるように、遮蔽板１２を基板Ｗと処理ヘッド５１との間に配置し、遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させる。遮蔽板１２の並進運動により、保持テーブル５０の回転による作用と合わせて基板Ｗの表面に供給される流体の流量分布を制御することができる。

また、遮蔽板１２を無電解めっき装置に使用することができる。図２３は遮蔽板１２を備えた無電解めっき装置を示す図である。図２３に示す無電解めっき装置は、基板Ｗを処理槽５４内の無電解めっき液に浸漬させて基板Ｗをめっきするディップ式無電解めっき装置である。遮蔽板１２は基板Ｗと処理ヘッド５５との間に鉛直に配置され、周回軌道に沿って並進運動する。遮蔽板１２の並進運動により、処理ヘッド５５から基板Ｗの表面に噴射される無電解めっき液の供給分布を制御することができる。

遮蔽板１２をプラズマ処理装置、スパッタ装置、およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置などの処理装置にも使用することができる。図２４は、遮蔽板１２を備えた基板処理装置を示す図である。基板処理装置は、チャンバー５６内の載置台５８上に載置された基板Ｗと基板Ｗの上方に配置された処理ヘッド５７とを備えている。遮蔽板１２はチャンバー５６内の処理ヘッド５７と基板Ｗとの間に基板Ｗと平行になるように配置されている。遮蔽板１２を周回軌道に沿って並進運動させることで、処理ヘッド５７から噴射される処理ガスなどの流体の供給分布を制御することができる。

１，５４，２０１ 処理槽（めっき槽）
２，２０２ 貯留槽
２ａ 側壁
２ｂ 底部
３，２０３ オーバーフロー槽
４，２０４ めっき液循環ライン
５，２０５ アノード
６，２０６ アノードホルダ
７，２０７ 基板ホルダ
８ カソード
９ 正極側電線
１０，２１０ 電源
１１，２１１ 攪拌パドル
１２，２１２ 電場遮蔽板
１２ａ，２１２ａ 開口部
１２ｂ 外端面
１３ 負極側電線
１４ オービタル並進運動機構
１５ アーム
１６ モータ（駆動装置）
１７ 駆動力伝達機構
１８ 第１のプーリ
１９ 第２のプーリ
２０ ベルト
２１，２３ 第１のジョイント
２２，２４ 第２のジョイント
２５ 第１のギヤ
２６ 第２のギヤ
２７ 第３のギヤ
３０ ガイド部材
３１ 攪拌棒
４０ アシストアノード
４１ 補助電線
４２ 可変抵抗器
５０ 保持テーブル
５１，５５，５７ 処理ヘッド
５６ チャンバー
５８ 載置台
６４ 球面軸受
６８ 内輪
６９ 外輪
７０ 斜軸
７１ ガイド部材
７２ 回転モータ
７３ スライダ
７４ 移動装置
７５ プーリ
７６ ベルト
７７ 軸受
７８ 設置プレート
７９ リニアガイド
８１ ステッピングモータ
８２ ボールねじ軸
８５ ベース
９０ 回転モータ
９４ トルク伝達機構
１０１ 可動ブロック
１０５ 第１連結シャフト
１０６ 第２連結シャフト
１０７ フレキシブルシャフト
１１０ 偏心ピン
１１５ 軸受

Claims (6)

1. 処理液を内部に貯留する処理槽と、
   基板を保持し、前記処理槽内に前記基板を配置する基板ホルダと、
   前記基板ホルダに保持された前記基板に対向するように前記処理槽内に配置された電極と、
   前記基板と前記電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記基板と前記電極との間に配置された、開口部を有する電場遮蔽板と、
   前記電場遮蔽板を周回軌道に沿って並進運動させて、前記開口部を前記基板の軸心を中心とする円軌道上を移動させるオービタル並進運動機構とを備え、
   前記オービタル並進運動機構は、前記電場遮蔽板が前記基板の外周面の一部を覆いながら前記電場遮蔽板を前記周回軌道に沿って並進運動させることを特徴とする電解処理装置。
2. 前記オービタル並進運動機構は、前記処理槽の外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電解処理装置。
3. 前記開口部は円形であることを特徴とする請求項１に記載の電解処理装置。
4. 前記開口部には前記処理液を攪拌する複数の攪拌棒が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電解処理装置。
5. 前記処理槽は、めっき液を内部に貯留するめっき槽であることを特徴とする請求項１に記載の電解処理装置。
6. 前記処理槽は、電解液を内部に貯留する電解エッチング槽であることを特徴とする請求項１に記載の電解処理装置。

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