JP7194305B1 - Substrate holder, plating equipment, and plating method - Google Patents
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Abstract
【課題】基板ホルダのシールされた空間にめっき液が侵入したことを早期に発見し、めっき膜厚の均一性が低下することを抑制する基板ホルダ、めっき装置およびめっき方法を提供する。【解決手段】基板Ｗｆを保持し、基板をめっき液に接触させてめっきするための基板ホルダ３０であって、前記基板の表面に形成されたシード層Ｓｄに接触して給電するためのコンタクト５０と、前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記シード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極２３８Ａと、基板ホルダで基板が保持された状態において、基板の外周部、コンタクト、及び保護電極を、基板ホルダの外部からシールした状態で収容すると共に、保護電極の一部、並びにシード層とコンタクトとの接触箇所を少なくとも覆う液体を保持する内部空間を有するホルダ本体と、を備える、基板ホルダ。【選択図】図７A substrate holder, a plating apparatus, and a plating method are provided that detect intrusion of a plating solution into a sealed space of a substrate holder at an early stage and suppress deterioration of the uniformity of the plating film thickness. A substrate holder (30) for holding a substrate (Wf) and bringing the substrate into contact with a plating solution for plating, and a contact (50) for contacting and supplying power to a seed layer (Sd) formed on the surface of the substrate. and a protection biased to the high potential side with respect to the contact, or having a material having a natural potential lower than that of the seed layer and electrically connected to the seed layer directly or via a conductor. In a state in which the substrate is held by the electrode 238A and the substrate holder, the outer peripheral portion of the substrate, the contacts, and the protective electrode are housed in a state sealed from the outside of the substrate holder, and part of the protective electrode and the seed layer are accommodated. A substrate holder, comprising: a holder body having an internal space for holding a liquid that covers at least contact points with the contacts. [Selection drawing] Fig. 7
Description
本発明は、基板ホルダ、めっき装置、及びめっき方法に関する。 The present invention relates to substrate holders, plating apparatuses, and plating methods.
電解めっきにおいて、何らかの不具合（基板の凹凸、シールの劣化等）によって、基板ホルダ内へのめっき液のリークが発生すると、ホルダ内部へ侵入しためっき液により、シード層が腐食及び／又は溶解し、導通不良が発生することにより、めっきの均一性が低下する場合がある。 In electroplating, if the plating solution leaks into the substrate holder due to some problem (substrate unevenness, seal deterioration, etc.), the plating solution that enters the holder corrodes and/or dissolves the seed layer. Plating uniformity may be degraded due to poor conduction.
米国特許第７７２７３６６号明細書（特許文献１）及び米国特許第８１６８０５７号明細書（特許文献２）には、基板のシールの片側を流体で加圧し、シールの反対側からの流体の侵入を防止することが記載されている。特開２０２０－１１７７６３号公報（特許文献３）及び特開２０２０－１１７７６５号公報（特許文献４）には、基板の外周部をシールして収容する内部空間に液体を注入し、内部空間へのめっき液の侵入を防止することにより、基板の外周部及び接触部材へのめっきの析出を防止することが記載されている。 U.S. Pat. No. 7,727,366 and U.S. Pat. No. 8,168,057 disclose pressurizing a substrate seal on one side with a fluid to prevent fluid entry from the opposite side of the seal. It is stated that In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2020-117763 (Patent Document 3) and 2020-117765 (Patent Document 4), a liquid is injected into an internal space that seals and accommodates the outer periphery of a substrate, and the liquid is injected into the internal space. It is described that plating is prevented from depositing on the outer peripheral portion of the substrate and the contact member by preventing the intrusion of the plating solution.
上記特許文献に記載の技術のような対策を講じても、基板の凹凸、シールの劣化の程度によっては、めっき液が内部空間に侵入する可能性があるが、上記特許文献には、めっき液が内部空間に侵入した場合における有効な対策は何ら記載されていない。また、基板ホルダのコンタクトと基板のシード層を局所的に液体（純水等）で覆って基板をめっきするウェットコンタクト法では、めっき液が内部空間に侵入しない場合にも、液体中の溶存酸素濃度勾配に起因する局部電池作用により、シード層が腐食するおそれがある。 Even if countermeasures such as those described in the above patent documents are taken, the plating solution may enter the internal space depending on the unevenness of the substrate and the degree of deterioration of the seal. There is no description of any effective countermeasures against the intrusion into the internal space. In addition, in the wet contact method in which the contact of the substrate holder and the seed layer of the substrate are locally covered with liquid (pure water, etc.) and the substrate is plated, dissolved oxygen in the liquid is reduced even if the plating solution does not enter the internal space. Local cell action due to concentration gradients can corrode the seed layer.
本発明の目的の１つは、基板のシード層の劣化を抑制する技術を提供することにある。
また、本発明の目的の１つは、基板ホルダのシールされた空間にめっき液が侵入した場合にも、めっき膜厚の均一性が低下することを抑制することにある。
また、本発明の目的の１つは、基板ホルダのシールされた空間にめっき液が侵入したことを早期に発見することにある。
One of the objects of the present invention is to provide a technique for suppressing deterioration of the seed layer of the substrate.
Another object of the present invention is to prevent deterioration of the uniformity of the plating film even when the plating solution enters the sealed space of the substrate holder.
Another object of the present invention is to quickly detect that the plating solution has entered the sealed space of the substrate holder.
本発明の一側面によれば、 基板を保持し、基板をめっき液に接触させてめっきするための基板ホルダであって、 前記基板の表面に形成されたシード層に接触して給電するためのコンタクトと、 前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記シード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極と、 前記基板ホルダで前記基板が保持された状態において、前記基板の外周部、前記コンタクト、及び前記保護電極を、前記基板ホルダの外部からシールした状態で収容すると共に、前記保護電極の一部、並びに前記シード層と前記コンタクトとの接触箇所を少なくとも覆う液体を保持する内部空間を有するホルダ本体と、を
備える、基板ホルダが提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a substrate holder for holding a substrate and bringing the substrate into contact with a plating solution for plating, the substrate holder for contacting and supplying power to a seed layer formed on the surface of the substrate. a contact that is biased to the high potential side with respect to the contact or has a material that has a lower natural potential than the seed layer and is electrically connected to the seed layer directly or via a conductor; a protective electrode; in a state in which the substrate is held by the substrate holder, the outer peripheral portion of the substrate, the contacts, and the protective electrode are accommodated in a state of being sealed from the outside of the substrate holder; A substrate holder is provided, comprising a portion and a holder body having an interior space for holding a liquid that at least covers contact points between the seed layer and the contacts.
以下、本発明の実施形態に係るめっき装置１０００及びめっき方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面は、物の特徴の理解を容易にするために模式的に図示されており、各構成要素の寸法比率等は実際のものと同じであるとは限らない。また、いくつかの図面には、参考用として、Ｘ－Ｙ－Ｚの直交座標が図示されている。この直交座標のうち、Ｚ方向は上方に相当し、－Ｚ方向は下方（重力が作用する方向）に相当する。
A
本明細書において「基板」には、半導体基板、ガラス基板、液晶基板、プリント回路基板だけでなく、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子、微小機械素子、あるいは部分的に製作された集積回路、その他任意の被処理対象物を含む。基板は、多角形、円形を含む任意の形状のものを含む。また、本明細書において「前面」、「後面」、「上面」、「下面」、「フロント」、「バック」、「上」、「下」、「左」、「右」等の表現を用いる場合があるが、これらは、説明の都合上、例示の図面の紙面上における位置、方向を示すものであり、装置使用時等の実際の配置では異なる場合がある。 In this specification, "substrate" includes not only semiconductor substrates, glass substrates, liquid crystal substrates, and printed circuit boards, but also magnetic recording media, magnetic recording sensors, mirrors, optical elements, micromechanical elements, or partially manufactured substrates. Includes integrated circuits and any other object to be processed. Substrates include those of any shape, including polygonal and circular. In addition, expressions such as “front”, “rear”, “upper”, “lower”, “front”, “back”, “upper”, “lower”, “left”, “right” are used in this specification. In some cases, these indicate the positions and directions on the paper of the illustrated drawings for convenience of explanation, and may differ in the actual arrangement when the apparatus is used.
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のめっき装置１０００の全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態のめっき装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１及び図２に示すよう
に、めっき装置１０００は、ロードポート１００、搬送ロボット１１０、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００、めっきモジュール４００、洗浄モジュール５００、スピンリンスドライヤ６００、搬送装置７００、及び、制御モジュール８００を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a
ロードポート１００は、めっき装置１０００に図示していないＦＯＵＰなどのカセットに収容されたウェハ（基板）を搬入したり、めっき装置１０００からカセットに基板を搬出するためのモジュールである。本実施形態では４台のロードポート１００が水平方向に並べて配置されているが、ロードポート１００の数及び配置は任意である。搬送ロボット１１０は、基板を搬送するためのロボットであり、ロードポート１００、アライナ１２０、及び搬送装置７００の間で基板を受け渡すように構成される。搬送ロボット１１０及び搬送装置７００は、搬送ロボット１１０と搬送装置７００との間で基板を受け渡す際には、仮置き台（図示せず）を介して基板の受け渡しを行うことができる。
The
アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるためのモジュールである。本実施形態では２台のアライナ１２０が水平方向に並べて配置されているが、アライナ１２０の数及び配置は任意である。プリウェットモジュール２００は、めっき処理前の基板の被めっき面を純水または脱気水などの処理液で濡らすことで、基板表面に形成されたパターン内部の空気を処理液に置換する。プリウェットモジュール２００は、めっき時にパターン内部の処理液をめっき液に置換することでパターン内部にめっき液を供給しやすくするプリウェット処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリウェットモジュール２００が上下方向に並べて配置されているが、プリウェットモジュール２００の数及び配置は任意である。
The
プリソークモジュール３００は、例えばめっき処理前の基板の被めっき面に形成したシード層表面等に存在する電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸等の処理液でエッチング除去してめっき下地表面を洗浄または活性化するプリソーク処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリソークモジュール３００が上下方向に並べて配置されているが、プリソークモジュール３００の数及び配置は任意である。めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施す。本実施形態では、上下方向に３台かつ水平方向に４台並べて配置された１２台のめっきモジュール４００のセットが２つあり、合計２４台のめっきモジュール４００が設けられているが、めっきモジュール４００の数及び配置は任意である。
In the
洗浄モジュール５００は、めっき処理後の基板に残るめっき液等を除去するために基板に洗浄処理を施すように構成される。本実施形態では２台の洗浄モジュール５００が上下方向に並べて配置されているが、洗浄モジュール５００の数及び配置は任意である。スピンリンスドライヤ６００は、洗浄処理後の基板を高速回転させて乾燥させるためのモジュールである。本実施形態では２台のスピンリンスドライヤ６００が上下方向に並べて配置されているが、スピンリンスドライヤ６００の数及び配置は任意である。搬送装置７００は、めっき装置１０００内の複数のモジュール間で基板を搬送するための装置である。制御モジュール８００は、めっき装置１０００の複数のモジュールを制御するように構成され、例えばオペレータとの間の入出力インターフェースを備える一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。
The
めっき装置１０００による一連のめっき処理の一例を説明する。まず、ロードポート１００にカセットに収容された基板が搬入される。続いて、搬送ロボット１１０は、ロードポート１００のカセットから基板を取り出し、アライナ１２０に基板を搬送する。アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。搬送ロボット１１０は、アライナ１２０で方向を合わせた基板を搬送装置７００へ受け渡す。
An example of a series of plating processes by the
搬送装置７００は、搬送ロボット１１０から受け取った基板をプリウェットモジュール２００へ搬送する。プリウェットモジュール２００は、基板にプリウェット処理を施す。搬送装置７００は、プリウェット処理が施された基板をプリソークモジュール３００へ搬送する。プリソークモジュール３００は、基板にプリソーク処理を施す。搬送装置７００は、プリソーク処理が施された基板をめっきモジュール４００へ搬送する。めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施す。
The
搬送装置７００は、めっき処理が施された基板を洗浄モジュール５００へ搬送する。洗浄モジュール５００は、基板に洗浄処理を施す。搬送装置７００は、洗浄処理が施された基板をスピンリンスドライヤ６００へ搬送する。スピンリンスドライヤ６００は、基板に乾燥処理を施す。搬送装置７００は、乾燥処理が施された基板を搬送ロボット１１０へ受け渡す。搬送ロボット１１０は、搬送装置７００から受け取った基板をロードポート１００のカセットへ搬送する。最後に、ロードポート１００から基板を収容したカセットが搬出される。
The
なお、図１や図２で説明しためっき装置１０００の構成は、一例に過ぎず、めっき装置１０００の構成は、図１や図２の構成に限定されるものではない。
The configuration of the
（めっきモジュールの構成）
続いて、めっきモジュール４００について説明する。なお、本実施形態に係るめっき装置１０００が有する複数のめっきモジュール４００は同様の構成を有しているので、１つのめっきモジュール４００について説明する。
(Configuration of plating module)
Next, the
図３は、本実施形態に係るめっき装置１０００のめっきモジュール４００の構成を説明するための模式図である。本実施形態に係るめっき装置１０００及びめっきモジュール４００は、フェースダウン式、カップ式、又は横型と称されるタイプのめっき装置及びめっきモジュールである。本実施形態に係るめっき装置１０００のめっきモジュール４００は、主として、めっき槽１０と、めっきヘッドとも称される基板ホルダ３０と、回転機構４０と、傾斜機構４５と、昇降機構４６と、を備えている。但し、傾斜機構４５は省略されてもよい。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the configuration of the
本実施形態に係るめっき槽１０は、上方に開口を有する有底の容器によって構成されている。めっき槽１０は、底壁と、この底壁の外周縁から上方に延在する外周壁とを有しており、この外周壁の上部が開口している。めっき槽１０の内部には、めっき液Ｐｓが貯留されている。本実施形態では、めっき槽１０は、円筒形状を有している。
The plating
めっき液Ｐｓとしては、めっき皮膜を構成する金属元素のイオンを含む溶液であればよく、その具体例は特に限定されるものではない。本実施形態においては、めっき処理の一例として、銅めっき処理を用いており、めっき液Ｐｓの一例として、硫酸銅溶液を用いている。また、本実施形態において、めっき液Ｐｓには所定の添加剤が含まれている。但し、この構成に限定されるものではなく、めっき液Ｐｓは添加剤を含んでいない構成とすることもできる。 The plating solution Ps is not particularly limited as long as it contains ions of metal elements forming the plating film. In this embodiment, a copper plating process is used as an example of the plating process, and a copper sulfate solution is used as an example of the plating solution Ps. Further, in this embodiment, the plating solution Ps contains a predetermined additive. However, the present invention is not limited to this configuration, and the plating solution Ps may be configured without additives.
めっき槽１０の内部には、アノード１６が配置されている。アノード１６の具体的な種類は特に限定されるものではなく、溶解アノードや不溶解アノードを用いることができる。本実施形態においては、アノード１６として不溶解アノードを用いている。この不溶解アノードの具体的な種類は特に限定されるものではなく、白金や酸化イリジウム等を用いることができる。
An
めっき槽１０の外側には、有底の容器によって構成されるオーバーフロー槽２０が設けられている。オーバーフロー槽２０は、めっき槽１０の上端を超えためっき液Ｐｓを一時的に貯留する。一例では、オーバーフロー槽２０のめっき液Ｐｓは、オーバーフロー槽２０用の排出口（図示せず）から排出されて、リザーバータンク（図示せず）に一時的に貯留された後に、再び、めっき槽１０に戻される。
Outside the
めっき槽１０の内部におけるアノード１６よりも上方には、多孔質の抵抗体１７が配置されている。具体的には、抵抗体１７は、複数の孔（細孔）を有する多孔質の板部材によって構成されている。抵抗体１７よりも下方側のめっき液Ｐｓは、抵抗体１７を通過して、抵抗体１７よりも上方側に流動することができる。この抵抗体１７は、アノード１６と基板Ｗｆとの間に形成される電場の均一化を図るために設けられている部材である。このような抵抗体１７がめっき槽１０に配置されることで、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜（めっき層）の膜厚の均一化を容易に図ることができる。なお、抵抗体１７は本実施形態において必須の構成ではなく、本実施形態は抵抗体１７を備えていない構成とすることもできる。
A
基板ホルダ３０は、カソードとしての基板Ｗｆを保持する部材である。具体的には、基板ホルダ３０は、アノード１６よりも上方（本実施形態では、さらに抵抗体１７よりも上方）に配置されている。基板ホルダ３０は、基板Ｗｆの下面Ｗｆａがアノード１６や抵抗体１７に対向するように基板Ｗｆを保持している。なお、基板Ｗｆの下面Ｗｆａは、被めっき面に相当する。
The
本実施形態に係る基板ホルダ３０は、第１保持部材３１と、第２保持部材３２と、コンタクト５０と、シール部材５５と、を備えている。第１保持部材３１及び第２保持部材３２を合わせてホルダ本体と称する場合がある。基板ホルダ３０は、第１保持部材３１及び第２保持部材３２によって基板Ｗｆを挟持するように、基板Ｗｆを保持している。第１保持部材３１は、基板Ｗｆの上面を保持している。第２保持部材３２は、基板Ｗｆの下面Ｗｆａの外周部を保持し、基板Ｗｆの被めっき面を露出する開口を有している。具体的には、本実施形態に係る第２保持部材３２は、シール部材５５を介して、基板Ｗｆの下面Ｗｆａの外周部を保持している。基板ホルダ３０が基板Ｗｆを保持する際、シール部材５５が基板Ｗｆに密着し、コンタクト５０及び基板Ｗｆのコンタクト領域（基板外周部のコンタクト５０と接触する領域）をめっき液から保護するシール空間（内部空間）３３が形成される。
The
基板ホルダ３０は、回転機構４０の回転軸４１に接続されている。回転機構４０は、基板ホルダ３０を回転させるための機構である。回転機構４０としては、モータ等の公知の機構を用いることができる。傾斜機構４５は、回転機構４０及び基板ホルダ３０を傾斜させるための機構である。傾斜機構４５としては、ピストン・シリンダ等の公知の傾斜機構を用いることができる。昇降機構４６は、上下方向に延在する支軸４７によって支持されている。昇降機構４６は、基板ホルダ３０、回転機構４０、及び、傾斜機構４５を上下方向に昇降させるための機構である。昇降機構４６としては、直動式のアクチュエータ等の公知の昇降機構を用いることができる。
The
基板ホルダ３０のコンタクト５０は、基板ホルダ３０内の配線（バスバー等）を介して、直流電源９０の負極に接続されており、アノード１６は、配線を介して直流電源９０の正極に接続されている。直流電源９０により、基板Ｗｆとアノード１６との間に、めっき液Ｐｓを介して、めっき電流として直流電流又はパルス電流が流される。直流電源９０は、定電流駆動される電源である。
The
めっき処理を実行する際には、回転機構４０が基板ホルダ３０を回転させるとともに、
昇降機構４６が基板ホルダ３０を下方に移動させて、基板Ｗｆをめっき槽１０のめっき液Ｐｓに浸漬させる。また、このように、基板Ｗｆをめっき液Ｐｓに浸漬させる際、傾斜機構４５は必要に応じて基板ホルダ３０を傾斜させてもよい。次いで、直流電源９０によって、アノード１６と基板Ｗｆとの間にめっき液Ｐｓを介して電気を流す。これにより、基板Ｗｆの下面Ｗｆａに、めっき皮膜が形成される。
When performing the plating process, the
The elevating
めっきモジュール４００の動作は、制御モジュール８００によって制御される。制御モジュール８００は、マイクロコンピュータを備えており、このマイクロコンピュータは、プロセッサとしてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８０１や、非一時的な記憶媒体としての記憶部８０２、等を備えている。制御モジュール８００は、記憶部８０２に記憶されたプログラムの指令に基づいてＣＰＵ８０１が動作することで、めっきモジュール４００の被制御部を制御する。プログラムは、例えば、搬送ロボット、搬送装置の搬送制御、各処理モジュールにおける処理の制御、めっきモジュールにおけるめっき処理の制御、洗浄処理の制御を実行するプログラム、各種機器の異常を検出するプログラムを含む。記憶媒体は、不揮発性及び／又は揮発性の記憶媒体を含むことが可能である。記憶媒体としては、例えば、コンピュータで読み取り可能なＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのメモリや、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。制御モジュール８００は、めっき装置及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。制御モジュール８００の一部又は全部の機能は、ＡＳＩＣ等のハードウェアで構成することができる。制御モジュール８００の一部又は全部の機能は、ＰＬＣ、シーケンサ等で構成してもよい。制御モジュール８００の一部又は全部は、めっき装置の筐体の内部及び／又は外部に配置することができる。制御モジュール８００の一部又は全部は、有線及び／又は無線によりめっき装置の各部と通信可能に接続される。
The operation of plating
（基板ホルダ）
図４は、基板ホルダ３０の一部（図３のＡ１部分）を拡大して模式的に示す断面図である。図３及び図４を参照して、本実施形態に係る基板ホルダ３０には、基板Ｗｆの下面Ｗｆａの外周部のコンタクト領域に接触して基板Ｗｆに電気を給電するコンタクト５０が配置されている。具体的には、本実施形態に係るコンタクト５０は、基板ホルダ３０の第２保持部材３２に配置されている。本実施形態に係るコンタクト５０は、基板ホルダ３０の周方向（具体的には第２保持部材３２の周方向）に、複数配置されている。各コンタクト５０は、複数（例えば４つ）のフィンガーと称される板状電極を備えている。複数のコンタクト５０は、基板ホルダ３０の周方向に、均等に配置されている。なお、複数のコンタクト５０の数は特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、１２個である。複数のコンタクト５０は、直流電源９０（図３）と電気的に接続されており、直流電源９０から供給された電気を基板Ｗｆ（より詳細には、基板Ｗｆの下面Ｗａに形成されたシード層Ｓｄ）に給電する。
(substrate holder)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the substrate holder 30 (A1 portion in FIG. 3). 3 and 4, the
本実施形態に係るめっきモジュール４００は、図３及び図４に示すように、めっき槽１０のめっき液Ｐｓがコンタクト５０に接触することを抑制するためのシール部材５５を備えている。シール部材５５は、基板側に向かって突出するように設けられたリップ部５５Ａを有し、リップ部５５Ａが、基板Ｗｆの下面Ｗｆａに接触する。具体的には、本実施形態に係るシール部材５５のリップ部５５Ａは、コンタクト５０よりも内側（基板ホルダ３０の径方向で内側）に配置されており、基板ホルダ３０に基板Ｗｆが保持された際に、基板ホルダ３０の第２保持部材３２と基板Ｗｆの下面Ｗｆａとの間に挟持される。この例では、リップ部５５Ａは、シール部材５５の径方向内側の端部付近に設けられている。シール部材５５は、例えば、基板Ｗｆの外周部に沿うようにリング形状を有している。めっき
モジュール４００がこのようなシール部材５５を備えることで、基板Ｗｆがめっき液Ｐｓに浸漬された場合に、めっき液Ｐｓがコンタクト５０に接触することが効果的に抑制される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図４に示すように、基板ホルダ３０の第２保持部材３２は、外周壁３２Ａと、外周壁３２Ａの下端付近で径方向内側に突出する基板受部３２Ｂとを備えている。シール部材５５は、基板受け部３２に設けられている。第２保持部材３２は、シール部材５５を保持する部材であるため、シールリングホルダ（ＳＲＨ）とも称される。なお、第２保持部材３２は、複数の部材を組み立てた構成としてもよい。例えば、外周壁３２と基板受け部３２Ｂとが別体で設けられ、互いに結合されてもよい。リップ部５５Ａは、基板Ｗｆに接触して、図３に示すように、基板ホルダ３０内にシール空間（内部空間）３３を形成し、コンタクト５０と基板Ｗｆ（後述するコンタクト領域のシード層Ｓｄ）との接触箇所をめっき液Ｐｓから遮蔽／保護する。
As shown in FIG. 4, the second holding
本実施形態では、図４に示すように、コンタクト５０の基板Ｗｆと接触する接触部分（この例では先端部）を、液体６０で覆った状態で、基板Ｗｆにめっき処理を実施することを特徴とする。液体６０は、純水、脱気水、その他の液体（プリウェット、プリソーク、洗浄等の処理に使用される液体）とすることができる。具体的には、めっき処理後に、コンタクト５０を装置から外すことなく純水をかけることができる洗浄ノズル７１（図６参照）と、洗浄排液を受ける液受トレー７２とを設け、液受トレー７２、及び／又は洗浄排液を排出する洗浄配管７３内に、洗浄排液の電気伝導度（電導度）を測定する電導度計７４を配置し、コンタクト５０の洗浄度を洗浄排液の電導度から測定する。電導度が実験等で決めた所定の閾値を下回った時に洗浄ノズル７１からの洗浄液の供給を止める。これにより、コンタクト５０と基板Ｗｆ（シード層Ｓｄ）の接触箇所を、所定の閾値未満に電導度が管理された液体６０で覆うことができる。液体６０の電導度は、内部空間３３内の導電部材間に液体６０を介して電流が流れない電気的絶縁性能に対応するものとする。但し、後述する保護電極を用いる場合には、シード層、コンタクト等の導電部材と保護電極との間で防食電流が流れることを許容する程度の電導度であってもよい。図４に示すように、基板Ｗｆをシールリングホルダに設置していない場合であっても、常にコンタクト５０の先端が液体６０で覆われていることが好ましい。これによって、コンタクトを繰り返し使用することでシード層Ｓｄ由来の金属がコンタクト先端へ付着した場合であっても、後述する保護電極によってコンタクト先端が保護電極に対して常に低電位側にバイアスされることで、コンタクト先端に付着した金属が酸化されるのを抑制でき、コンタクト抵抗を長期間にわたって安定化させることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the substrate Wf is plated while the contact portion (the tip in this example) of the
めっき処理時には、コンタクト５０と基板Ｗｆとの接触箇所が、所定の閾値未満の電導度の液体６０（例えば、純水）で覆われた状態で、コンタクト５０と基板Ｗｆとの間に電流を流す。本実施形態では、基板受部３２Ｂに、コンタクト５０の基板Ｗｆと接触する接触部分を被覆するための液体６０を保持することができる。また、本実施形態では、シール部材５５（図４の例ではリップ部５５Ａ）が液体６０が径方向内方に垂れるのを抑制又は防止する役割を果たす。また、基板受部３２Ｂの外周側では、外周壁３２Ａが液体６０の移動を規制する役割を果たす。従って、基板ホルダ３０の基板受部３２Ｂ、シール部材５５、及び外周壁３２Ａが液体６０を保持する容器部／貯留部を構成するということもできる（但し、液体６０が外周壁３２Ａに接触しなくてもよい）。即ち、基板ホルダ３０は、内部空間３３において液体６０を保持する容器部／貯留部を有する。
During the plating process, a current is passed between the
出願人による実験において、本実施形態の構成では、洗浄ノズル７１からの純水供給は１３ｍＬ以上とし、その間に少なくとも基板ホルダ３０を１周回転させ、コンタクト５０に均一に純水が供給されるようにした。１３ｍＬの液量は、コンタクト５０の１フィンガーの基板Ｗｆ（シード層Ｓｄ）との接触箇所が完全に濡れるために必要な純水の液量をコ
ンタクト１２個分（基板Ｗｆ１周分）足し合わせた値であり、言い換えれば、基板ホルダ３０の全てのコンタクト５０の基板Ｗｆとの接触箇所が完全に濡れるために必要な純水の液量である。出願人による実験により、液体（被覆液）６０の電導度を５０μＳ／ｃｍ以下とすると、基板Ｗｆのシード層Ｓｄへのダメージがないことが分かった（国際特許出願番号第２０２１／０３８４０４号参照）。即ち、コンタクト５０の洗浄後、コンタクト５０に付着した液体（例えば、純水）を振り切ることなく、電導度が所定の閾値以下で管理された洗浄液をそのまま次の基板処理用のコンタクト・基板接触箇所の被覆液（被覆水）として使用することを特徴とする。これにより、コンタクトを乾燥させる手間を省くことができ、かつコンタクト５０及び基板Ｗｆが中途半端に濡れた状態でめっき処理されることを防止することができる。
また、出願人による別の実験では、後述するシード層腐食防止用の保護電極を設ける場合には、液体６０の電導度を１０００μＳ／ｃｍ以下の範囲で上昇させても、基板Ｗｆのシード層Ｓｄへのダメージがないことが分かった。従って、後述する保護電極を設けることにより、被覆液の電導度の管理を大幅に緩めることができる。また、めっき前のデスカム処理等の影響により、シード層表面が厚い酸化膜で覆われているような、ある特定の基板を使用した場合には、電導度が５０μＳ／ｃｍ以下であっても通常よりも腐食が進行する場合があることがわかった。これは、コンタクト５０をシード層Ｓｄに接触させる際、コンタクトを一定以上の力で押し付けることで、シード層表面の酸化膜及びシード層の一部を削り取り、金属表面を露出させることでコンタクト抵抗を小さくしているが、シード層表面が厚い酸化膜で覆われている場合、金属表面が露出したコンタクト近傍のみに腐食部位が集中することで、通常よりも腐食が進行すると考えられる。このような場合であっても、後述する保護電極を設けることにより、腐食を効果的に抑制することができる。
後述する保護電極を用いる場合には、液体６０の電導度の範囲が大幅に緩和されるので、電導度計等を用いた液体６０の電導度の管理を省略してもよい。
According to experiments conducted by the applicant, in the configuration of this embodiment, the amount of pure water supplied from the cleaning
In another experiment conducted by the applicant, when a protective electrode for preventing corrosion of the seed layer, which will be described later, is provided, even if the electric conductivity of the liquid 60 is increased in the range of 1000 μS/cm or less, the seed layer Sd of the substrate Wf It was found that there was no damage to Therefore, by providing a protective electrode, which will be described later, the control of the electrical conductivity of the coating liquid can be greatly relaxed. Also, due to the influence of descum treatment before plating, etc., when using a certain substrate whose seed layer surface is covered with a thick oxide film, even if the conductivity is 50 μS / cm or less, it is normal It was found that corrosion may progress more than When the
When a protective electrode, which will be described later, is used, the range of the conductivity of the liquid 60 is greatly relaxed, so the management of the conductivity of the liquid 60 using a conductivity meter or the like may be omitted.
また、本実施形態では、プリウェット処理等の前処理で濡らした基板Ｗｆのコンタクト領域（コンタクト５０と接触する領域）をめっき終了まで乾燥させない。これにより、以下の不都合を抑制又は防止することができる。前処理で濡らした基板のコンタクト領域を乾燥させると、周囲のパターン開口内まで水が抜け、めっき中にパターン開口内に気泡が残ってこの部分がめっきされない異常が発生する虞があり、また、中途半端に乾燥した基板のコンタクト領域のシード層表面が酸化し導通不良が発生する虞がある。また、基板のシード層とコンタクトの接触箇所が中途半端に濡れていると、溶存酸素に起因する局部電池作用及び／又はシャント電流（コンタクト５０と基板Ｗｆのシード層Ｓｄとの接触箇所以外でコンタクト５０とシード層Ｓｄの間に液体を介して流れる分流）によりシード層Ｓｄが溶解し、給電ばらつきを生じ、めっき膜厚の面内均一性を低下させる虞がある。
Further, in the present embodiment, the contact regions (regions in contact with the contacts 50) of the substrate Wf that have been wetted by pre-treatment such as pre-wetting are not dried until the plating is completed. As a result, the following inconveniences can be suppressed or prevented. If the contact area of the board that has been wetted in the pretreatment is dried, the water will escape into the surrounding pattern openings, leaving air bubbles in the pattern openings during plating, which may cause an abnormality in which these parts are not plated. The surface of the seed layer in the contact region of the half-dried substrate may be oxidized, resulting in poor conduction. Also, if the contact point between the seed layer of the substrate and the contact is incompletely wetted, a local cell action and/or a shunt current due to dissolved oxygen (a contact other than the contact point between the
（シード層腐食の原理）
図２０は、溶存酸素に起因する局部電池効果によるシード層の溶解を説明する説明図である。空気で満たされたシール空間３３（図３）において液体Ｑにめっき液が混入する場合を考える。このとき、同図に示すように、空気中の酸素Ｏ２が液体Ｑに溶け込み、シード層ＳｄのＣｕがＯ２に電子を渡し、Ｏ２がＯＨ－となると共に、ＣｕがＣｕ２＋となって液体Ｑに溶け出す局部電池の作用が発生し、シード層Ｓｄが溶解する。この反応により、シード層ＳｄからＣｕが溶け出してシード層Ｓｄが薄くなってシード層Ｓｄの電気抵抗が増加し、給電ばらつきを生じる可能性がある。この現象は、気液界面がシード層Ｓｄから近いことに起因する。また、局部電池作用によるシード層Ｓｄの腐食によりシード層Ｓｄの抵抗値が高くなると、後述するシャント電流によるシード層Ｓｄの溶解も発生し易くなり、シード層Ｓｄの溶解が更に進むことになる。
(Principle of seed layer corrosion)
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the dissolution of the seed layer due to the local cell effect caused by dissolved oxygen. Consider the case where the plating solution mixes with the liquid Q in the seal space 33 (FIG. 3) filled with air. At this time, as shown in the figure, oxygen O 2 in the air dissolves into the liquid Q, Cu of the seed layer Sd transfers electrons to O 2 , O 2 becomes OH − , and Cu becomes Cu 2+ . As a result, the action of a local battery dissolving into the liquid Q occurs, and the seed layer Sd dissolves. Due to this reaction, Cu dissolves from the seed layer Sd, the seed layer Sd becomes thin, the electrical resistance of the seed layer Sd increases, and there is a possibility of causing variations in power supply. This phenomenon is caused by the fact that the gas-liquid interface is close to the seed layer Sd. Further, when the resistance value of the seed layer Sd increases due to corrosion of the seed layer Sd due to local cell action, the seed layer Sd is easily dissolved by a shunt current, which will be described later, and the dissolution of the seed layer Sd proceeds further.
図２１は、シャント電流によるシード層の溶解を説明する説明図である。図２２は、シャント電流を説明する等価回路図である。図中、Ｉｔｏｔａｌは、コンタクトに流れる電
流の総和であり、Ｉｃｗはシード層とコンタクトの接触箇所を介して流れる電流であり、Ｉｓｈｕｎｔはシャント電流である。Ｒｃｏｎｔａｃｔは、コンタクト５０とシード層Ｓｄとの間の接触抵抗であり、Ｒｗａｆｅｒはシード層Ｓｄの電気抵抗であり、Ｒｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎはシャント電流経路のシード層側の溶解箇所における電気抵抗であり、Ｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎはシャント電流経路のコンタクト側の析出箇所における電気抵抗であり、Ｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅはめっき液の電気抵抗を示す。
FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the dissolution of the seed layer by the shunt current. FIG. 22 is an equivalent circuit diagram explaining the shunt current. In the figure, I total is the total current flowing through the contact, I cw is the current flowing through the contact point between the seed layer and the contact, and I shunt is the shunt current. R contact is the contact resistance between the
シール空間３３内でコンタクト５０とシード層Ｓｄとの接触箇所が電導度の高い液体Ｑ（例えば、めっき液又はめっき液が混入した液体）で覆われる場合、シード層Ｓｄの電気抵抗Ｒｗａｆｅｒ、及び／又はコンタクト５０とシード層Ｓｄとの間の接触抵抗Ｒｃｏｎｔａｃｔが高いと、液体Ｑ中のイオン電導と、シード層Ｓｄ表面及びコンタクト５０の表面での酸化還元反応により、シード層Ｓｄから液体Ｑを介してコンタクト５０に流れるシャント電流Ｉｓｈｕｎｔ（接触箇所を通る電流Ｉｃｗの分流）が発生する。シャント電流Ｉｓｈｕｎｔは、シード層Ｓｄの表面で、ＣｕがＣｕ２＋となり液体Ｑ中に溶けだし、液体Ｑ中のＣｕ２＋がコンタクト５０の表面でＣｕとなることにより流れる。従って、シャント電流が発生すると、シード層ＳｄのＣｕが溶解してシード層Ｓｄが薄くなってシード層Ｓｄの電気抵抗が増加し、給電ばらつきが生じる可能性がある。このシャント電流は、上述した局部電池作用により局部的にシード層Ｓｄの抵抗値が増大した場合にも発生する。
When the contact portion between the
前述したように、５０μＳ／ｃｍ以下の電導度の液体でコンタクト－シード層間の接触箇所を覆うことで、局部電池作用及び／又はシャント電流によるシード層の腐食（溶解）を効果的に抑制することができる。また、保護電極（後述）を用いることで、コンタクト－シード層間の接触箇所を覆う被覆液体の電導度を１０００μＳ／ｃｍまで増加させても、局部電池作用及び／又はシャント電流によるシード層の腐食（溶解）を効果的に抑制することができる。 As described above, by covering the contact point between the contact and the seed layer with a liquid having a conductivity of 50 μS/cm or less, the corrosion (dissolution) of the seed layer due to local cell action and/or shunt current can be effectively suppressed. can be done. In addition, by using a protective electrode (described later), even if the conductivity of the coating liquid covering the contact point between the contact and the seed layer is increased to 1000 μS/cm, local cell action and/or corrosion of the seed layer due to shunt current ( dissolution) can be effectively suppressed.
図５、図６は、めっき装置の制御方法の流れを説明する説明図である。これらの図を参照しつつ、本実施形態に係るめっき装置の制御方法を説明する。 5 and 6 are explanatory diagrams for explaining the flow of the control method of the plating apparatus. A method of controlling the plating apparatus according to this embodiment will be described with reference to these figures.
ステップＳ１１では、プリウェットモジュール２００において、被めっき面にシード層Ｓｄが設けられた基板Ｗｆにプリウェット処理を実施する。プリウェット処理では、めっき処理前の基板の被めっき面を純水または脱気水などの処理液Ｌｐ１で濡らすことで、基板表面に形成されたレジストパターンＲｐ内部の空気を処理液Ｌｐ１に置換する。プリウェット処理後の基板Ｗｆは処理液Ｌｐ１で濡れており、基板Ｗｆの表面のレジストパターンＲｐの開口内は処理液Ｌｐ１で満たされる（図５）。
In step S11, in the
ステップＳ１２では、プリソークモジュール３００において、基板Ｗｆにプリソーク処理を実施する。なお、プリソーク処理は、省略される場合もある。プリソーク処理では、例えばめっき処理前の基板Ｗｆの被めっき面に形成したシード層Ｓｄ表面等に存在する電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸等の処理液Ｌｐ２でエッチング除去してめっき下地表面を洗浄または活性化する。なお、プリソーク処理後に、基板Ｗｆを純水又は脱気水などの処理液Ｌｐ３で洗浄してもよい。プリソーク処理後の基板Ｗｆは処理液Ｌｐ２（又はＬｐ３）で濡れており、基板Ｗｆの表面のレジストパターンＲｐの開口内は処理液Ｌｐ２（又はＬｐ３）で満たされる（図５）。以下の説明では、処理液Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ３を総称して、処理液Ｌｐと称する場合がある。
In step S12, the
ステップＳ１３では、めっきモジュール４００に搬送された基板Ｗｆを、めっきヘッドとも称される基板ホルダ３０に取り付ける。このとき、図５に示すように、基板Ｗｆは処理液Ｌｐ（Ｌｐ１、Ｌｐ２、又はＬｐ３）で濡れている。基板ホルダ３０のコンタクト５
０の接触部５１は、後述するステップＳ１５及び／又はＳ１７の洗浄処理で供給された液体６０の被覆液で覆われているものとする。なお、コンタクト５０の接触部５１とは、コンタクト５０が基板Ｗｆのシード層Ｓｄに接触する部分（この例ではコンタクト５０の先端部）を示す。
In step S13, the substrate Wf transported to the
0
ステップＳ１４では、基板ホルダ３０に保持された基板Ｗｆをめっき槽１０内のめっき液Ｐｓに浸漬させ、基板Ｗｆにめっき処理を施す。なお、図５のステップＳ１４では、基板ＷｆのレジストパターンＲｐは省略している。このとき、基板ホルダ３０のコンタクト５０と基板Ｗｆとの接触箇所、並びに、保護電極（後述）の一部が、液体６０で被覆される。
In step S14, the substrate Wf held by the
ステップＳ１５では、めっき処理後に基板ホルダ３０をめっき槽１０のめっき液Ｐｓの液面上方に上昇させ、洗浄液ノズル６１から供給される洗浄液により基板Ｗｆの被めっき面を洗浄液で洗浄する（図６）。このとき、基板ホルダ３０及び／又は洗浄液ノズル６１を回転させ、洗浄液が基板Ｗｆに均一にかかるようにしてもよい。この洗浄処理により、基板Ｗｆに付着しているめっき液を回収し、適宜再利用することができる、及び／又は基板Ｗｆの被めっき面を濡らすことにより被めっき面が乾燥するのを防止することができる。洗浄液は、例えば、純水、脱気水、その他の液体（プリウェット、プリソーク、洗浄等の処理に使用される液体）とすることができる。洗浄に使用された後の洗浄液は、基板Ｗｆの下方に配置された液受トレー６２に回収され、排液配管６３を介して排出される。液受トレー６２及び／又は排液配管６３に電導度計６４を設け、回収された洗浄液（純水）の電導度を測定するようにしてもよい。また、回収された洗浄液を濃度調整した後又は濃度調整せずに、めっき槽１０に戻して再利用するようにしてもよい。洗浄ノズル６１及び液受トレー６２は、例えば、基板ホルダ３０が上昇されたときに、基板ホルダ３０の下方に移動し、及び、洗浄処理後に基板ホルダ３０の下方から退避できる構成とすることができる。
In step S15, after the plating process, the
ステップＳ１６では、基板ホルダ３０から基板Ｗｆを取り外す。取り外した基板Ｗｆｆは、洗浄モジュール５００、スピンリンスドライヤ６００に順に搬送され、洗浄処理及び乾燥処理を施された後、ロードポート１００のカセットに搬送される（ステップＳ１８）。
At step S<b>16 , the substrate Wf is removed from the
ステップＳ１７では、基板Ｗｆを取り外した後の基板ホルダ３０のコンタクト５０及びシール部材５５を洗浄ノズル７１から供給される所定量の洗浄液６０により洗浄する。このとき、基板ホルダ３０を少なくとも１周回転させ、コンタクト５０に均一に純水が供給されるようにする。なお、コンタクト５０に少なくとも１回純水が供給されれば、洗浄ノズル７１を回転させてもよいし、基板ホルダ３０及び洗浄ノズル７１の両方を回転させてもよい。本実施形態では、基板Ｗｆ側と基板ホルダ３０側との両方を濡らしておくことで、コンタクト５０と基板シードＳｄとの接点部分を十分な量の水で被覆することを担保できる。洗浄液６０は、例えば純水、脱気水、その他の液体（プリウェット、プリソーク、洗浄等の処理に使用される液体）とすることができる。洗浄に使用された後の洗浄液６０は、基板Ｗｆの下方に配置された液受トレー７２に回収され、排液配管７３を介して排出される。液受トレー７２及び／又は排液配管７３には電導度計７４が設けられており、回収された洗浄液(純水)の電導度が電導度計７４により測定される。電導度計７４で測定された電導度は、制御モジュール８００に提供される。制御モジュール８００は、測定された洗浄液の電導度が閾値未満か否かを判別する。制御モジュール８００は、洗浄液の電導度が閾値以上であると判定する場合には、洗浄処理を継続する。一方、制御モジュール８００は、洗浄液の電導度が閾値未満であると判定する場合には、ステップＳ１３に戻り、次の基板Ｗｆがめっきモジュール４００に搬入されるのを待機し、次の基板Ｗｆを基板ホルダ３０に取り付ける。
In step S<b>17 , the
以上の処理を繰り返し、複数枚の基板Ｗｆに順次めっき処理を施す。なお、最初の基板Ｗｆをめっき処理する際、又は、前にめっき処理された基板Ｗｆがめっきモジュール４００から取り出された時点から一定時間経過している場合には、基板ホルダ３０のコンタクト５０の接触部５１が乾燥している又は中途半端に乾燥している可能性がある。また、洗浄完了時から時間が経過していると、基板ホルダ上の洗浄液に大気中の二酸化炭素が徐々に溶解し電気伝導度が増大し、閾値を超えるおそれもある。このような場合には、基板Ｗｆをめっき処理する前に、ステップＳ１７の処理を実施して基板ホルダ３０のコンタクト５０の接触部５１を液体６０で覆い、その後、ステップＳ１３で基板ホルダ３０に濡れた基板Ｗｆを取り付けるようにする。
By repeating the above process, a plurality of substrates Wf are sequentially plated. When the first substrate Wf is plated, or when a certain period of time has passed since the previously plated substrate Wf was removed from the
本実施形態では、図６に示すように、基板受部３２Ｂに、コンタクト５０の基板Ｗｆと接触する接触部分を被覆するための液体６０を保持することができる。また、本実施形態では、シール部材５５（リップ部５５Ａ）が、液体６０が径方向内方に垂れるのを抑制又は防止する役割を果たす。また、基板受部３２Ｂの外周側では、外周壁３２Ａが液体６０の移動を規制する役割を果たす。従って、基板ホルダ３０の基板受部３２Ｂ、シール部材５５、及び外周壁３２Ａが液体６０を保持する容器部／貯留部を構成するということもできる（但し、液体６０が外周壁２３Ａに接触しなくてもよい）。即ち、シール空間（内部空間）３３は、液体６０を保持する容器部／貯留部を備える。言い換えれば、ホルダ本体（第１保持部材３１、第２保持部材３２）は、液体６０を保持する容器部／貯留部、又は、シール空間（内部空間）３３を備える。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the
（保護電極）
基板ホルダ３０のシール空間３３内で、少なくともコンタクト５０とシード層Ｓｄとの接触箇所を液体に浸した状態で、基板Ｗｆのめっきを実施する（ウェットコンタクト法）では、前述したように、液体（例えば、純水）の電導度を５０μＳ／ｃｍ以下に管理すれば、局部電池作用及びシャント電流を抑制して、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止できることが、実験により分かっている。本実施形態の構成では、更に、後述する保護電極（防食電極とも称す）を設けることにより、コンタクト５０を覆う液体の電導度を１０００μＳ／ｃｍ以下の範囲まで拡張しても、基板Ｗｆのシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止できることが分かった。即ち、ウェットコンタクト法において、シード層Ｓｄの近傍に保護電極２３８Ａ、２３８Ｂ（図７、図９）を液体に浸して配置することにより、液体の電導度がより高い場合（めっき液がシール空間に少量侵入した場合を含む）にも、シード層Ｓｄの腐食を効果的に抑制することができる。
(protective electrode)
In the wet contact method, in which the substrate Wf is plated in a state in which at least the contact points between the
（外部電源型）
図７は、一例に係る保護電極２３８Ａを有する基板ホルダ３０の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図８は、一例に係る保護電極２３８Ａを有する基板ホルダ３０の第２保持部材３２の平面図である。この例では、保護電極２３８Ａをシード層Ｓｄに対して高電位側にバイアスすることで、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させて、シード層Ｓｄの腐食を抑制する。同図では、コンタクト５０は、基板ホルダ３０内に配置されたバスバー４９を介して給電される構成で示す。
(external power supply type)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the
本実施形態では、保護電極２３８Ａは、コンタクト５０との間に絶縁用のスペーサ２３９を介して配置される。スペーサ２３９は、保護電極２３８Ａとコンタクト５０との間を電気的に絶縁するための構成である。保護電極２３８Ａとコンタクト５０との間の電気的絶縁が確保できるように両者を離間して配置すれば、スペーサ２３９を省略してもよいし、その他任意の手段で両者の電気的絶縁を確保してもよい。なお、基板ホルダ３０の内部空間３３という制限されたスペースで保護電極２３８Ａとコンタクト５０との間の電気的絶縁が確保するために、スペーサ２３９による分離は有効である。
In this embodiment, the
（外部電源型、不溶解性の保護電極）
保護電極２３８Ａは、例えば、シード層Ｓｄの材料よりも自然電位（標準電極電位）が貴な（高い）材料から形成される又はそのような材料でコーティングされた不溶解性の電極である。シード層Ｓｄの材料よりも自然電位が貴な材料とは、液体６０中にシード層Ｓｄ及び保護電極２３８Ａが浸された状態で、シード層Ｓｄよりもアノードになり難い（カソードになり易い）材料であることを意味する。また、保護電極２３８Ａの材料は、高電位側にバイアスされたときに、電極反応により酸素が発生する際の酸素過電圧が大きすぎず、材料成分が溶出したり腐食したりすることのない、安定な材料であることが好ましい。保護電極２３８Ａの材料は、酸素発生用の不溶解性電極として一般的に用いられる材料が使用でき、例えば、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／ＳＵＳ、ＩｒＯ２／Ｔｉとすることができる。
(External power supply type, insoluble protective electrode)
The
保護電極２３８Ａは、シード層Ｓｄの腐食抑制の観点から、腐食の可能性が高い基板Ｗｆの外周部（エッジ部）のシード層Ｓｄ（コンタクト領域）の近傍に配置されることが好ましく、図８に示すように、実質的に基板Ｗｆのエッジ全周に対向する位置に設けられる。保護電極２３８Ａと基板Ｗｆのエッジとの間の距離は、例えば、１０ｍｍ以下であることが好ましい。同図では、保護電極２３８Ａは、基板Ｗｆのエッジ全周（基板ホルダ３０の全周）に亘って連続して形成されているが、コンタクト５０の各ブロックに対応するように、分割されて設けられてもよい。なお、基板Ｗｆの外周部（エッジ部）とは、例えば、基板Ｗｆが基板ホルダ３０で保持された際に、シール空間３３内に配置される基板の部分である。
From the viewpoint of suppressing corrosion of the seed layer Sd, the
保護電極２３８Ａは、図７に示すように、その少なくとも一部が液体６０に接触又は浸漬されるように配置されている。また、保護電極２３８Ａは、直流電源２３６の正極に接続され、コンタクト５０（シード層Ｓｄ）は、バスバー４９を介して直流電源２３６の負極に接続される。これにより、保護電極２３８Ａをシード層Ｓｄに対して高電位側にバイアスし、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させることで、シード層ＳｄにおいてＣｕの酸化反応を抑制し、シード層Ｓｄの腐食（溶解）を抑制する。直流電源２３６は、定電圧駆動または定電流駆動されるバイアス用の電源であり、２Ｖ程度の電圧を保護電極２３８Ａとシード層Ｓｄとの間に印加できればよい。一例では、直流電源２３６は、１．５Ｖの乾電池を使用することができる。直流電源として、電解めっき装置等に一般的に用いられる安定化電源を用いることもできる。安定化電源に予め上限電圧値及び上限電流値を設定しておき、上限電流値以下では定電圧駆動をし、上限電流値に達した際に定電流駆動に切り替えることができる。これによって、めっき液のリーク等により、液体６０の電導度が急激に上昇した際に、必要以上の電流が流れるのを防止することができる。シード層Ｓｄに対する保護電極２３８Ａの電圧は、シード層Ｓｄと保護電極２３８Ａの自然電位の差より十分大きい電圧であることが好ましい。例えば、硫酸銅めっき液（銅 ５０ｇ／Ｌ、硫酸 １００ｇ／Ｌ、塩素 ５０ｍｇ／Ｌ）の０．１％希釈液（電導度 約１０００μＳ／ｃｍ）中の銅と白金の自然電位の差は、約０．５Ｖであることから、シード層Ｓｄの材質が銅であり、保護電極２３８Ａの材質が白金である場合、０．５Ｖよりも十分大きい電圧を印加するのが好ましい。
The
図１１は、保護電極によるシード層の腐食防止の原理を説明する説明図である。不溶解性の保護電極２３８Ａによる腐食防止のメカニズムは、以下の通りである。液体６０中において、保護電極２３８Ａの近傍では、２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ（水の分解）の酸化反応が発生する。一方、液体６０中において、シード層Ｓｄの近傍では、Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ→２Ｈ２Ｏ（水の生成）、２Ｈ＋＋２ｅ→Ｈ２（水素の生成）、Ｃｕ２＋＋２ｅ→Ｃｕ（液体６０中にめっき液が混入した場合）の還元反応が生じる。このようにして、保護電極２３８Ａによりシード層Ｓｄの腐食が抑制又は防止される。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the principle of corrosion prevention of the seed layer by the protective electrode. The mechanism of corrosion prevention by the insoluble
即ち、液体６０に溶存酸素濃度の勾配（図２０）が生じたとしても、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させることで、シード層ＳｄにおいてＣｕの酸化反応を抑制し、局部電池作用によるシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
That is, even if the dissolved oxygen concentration gradient (FIG. 20) occurs in the liquid 60, the
また、内部空間３３へのめっき液のリークにより液体６０中にめっき液が混入したとしても、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させることで、シード層ＳｄにおいてＣｕの酸化反応を抑制し、局部電池作用（図２０）及びシャント電流（図２１）に起因するシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。また、シード層Ｓｄ表面に酸化膜が存在する場合、十分に大きい電圧（例えば４Ｖ以上）を保護電極２３８Ａ－コンタクト５０間に印加することにより、酸化膜を金属へ還元することもできる。これにより、シード層表面が厚い酸化膜（例えば厚さ５０ｎｍ）で覆われた特定の基板を用いた場合であっても、コンタクト抵抗を安定化できるとともに、コンタクト近傍にシード層の腐食が集中するのを防ぐことができるため、シード層の腐食を更に効果的に抑制できる。例えば、このような基板を用いる場合に、めっき前、あるいはめっき開始初期に大きい電圧を印加してシード層表面の酸化膜を還元し、その後、シード層の腐食を防止するのに十分な電圧に下げてめっき処理することもできる。また、シード層表面の酸化膜と同様に、コンタクト先端に酸化膜が存在する場合でも金属へ還元することができる。例えば、長期間の使用によりコンタクト先端にシード層由来の金属が付着し、酸化した場合に有効である。この操作は基板Ｗｆが存在しない場合であっても実行できるため、めっき処理をしていないアイドリング時等に実施することができる。コンタクト先端の酸化膜を還元することで、酸化膜形成によって大きくなったコンタクト抵抗を改善させることができる。
Even if the plating solution leaks into the
（外部電源型、溶解性の保護電極）
保護電極２３８Ａの材料として、シード層Ｓｄの材料と自然電位（標準電極電位）が同程度の材料を使用してもよい。この場合、直流電源２３６により保護電極２３８Ａをシード層Ｓｄに対して高電位側にバイアスすることにより、保護電極２３８Ａをシード層Ｓｄより優先して溶解させ、保護電極２３８Ａを犠牲電極（溶解性の電極）として機能させる。保護電極２３８Ａの材料は、例えば、シード層Ｓｄと同じ材料とすることができる。保護電極２３８Ａの材料は、めっき金属と同じ材料の導電体を用いることができ、例えば、溶解性アノードと同様に、含リン銅からなる電極を用いることができる。なお、保護電極２３８Ａの材料として、シード層Ｓｄよりも卑な（低い）自然電位を有する材料を使用してもよい。この場合、保護電極２３８Ａがより溶解し易くなり、犠牲電極としての機能が向上すると考えられる。
(External power supply type, soluble protective electrode)
A material having a natural potential (standard electrode potential) similar to that of the seed layer Sd may be used as the material of the
溶解性の保護電極２３８Ａによる腐食防止のメカニズムは、以下の通りである。図１１に示すように、液体６０中において、溶解性の保護電極２３８Ａの近傍では、Ｍ→Ｍｎ＋＋ｎｅ（例えば、Ｃｕ→Ｃｕｎ＋＋ｎｅ）の酸化反応が発生する。一方、液体６０中において、シード層Ｓｄの近傍では、Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ→２Ｈ２Ｏ（水の生成）、２Ｈ＋＋２ｅ→Ｈ２（水素の生成）、Ｃｕ２＋＋２ｅ→Ｃｕの還元反応が生じる。このようにして、溶解性の保護電極２３８Ａがシード層ＳｄのＣｕに優先して溶解し、シード層Ｓｄの腐食が抑制又は防止される。
The mechanism of corrosion prevention by the dissolvable
即ち、液体６０に溶存酸素濃度の勾配（図２０）が生じたとしても、溶解性の保護電極２３８Ａがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、局部電池作用によるシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止
し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
That is, even if the dissolved oxygen concentration gradient (FIG. 20) occurs in the liquid 60, the soluble
また、内部空間３３へのめっき液のリークにより液体６０中にめっき液が混入したとしても、溶解性の保護電極２３８Ａがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、局部電池作用（図２０）及びシャント電流（図２１）に起因するシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
In addition, even if the plating solution leaks into the
（リーク検知）
不溶解性及び溶解性の保護電極２３８Ａの何れにおいても、直流電源２３６Ａ内又は直流電源２３６Ａからの配線上に電流検出器２３７を設けてよい。この状態で、制御モジュール８００が、保護電極２３８Ａと、コンタクト５０（又はバスバー４９）との間に流れる電流又はそれらの間の電気抵抗をモニタする。保護電極２３８Ａとコンタクト５０（又はバスバー４９）との間に流れる電流は、内部空間３３内の液体６０を流れる電流に相当する。保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間の電気抵抗は、内部空間３３内の液体６０の電気抵抗に相当する。
(leak detection)
In both insoluble and
保護電極２３８Ａへの直流電圧の印加、及び電流（電気抵抗）の検出は、制御モジュール８００により制御される。制御モジュール８００は、電流検出器２３７を介して保護電極２３８Ａに流れる電流（内部空間３３の液体６０に流れる電流）を取得し、この電流に基づいて内部空間３３へのめっき液のリークを検出する。これに代えて又は加えて、制御モジュール８００は、保護電極２３８Ａに流れる電流を取得し、保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間の電圧と、検出した電流とから、液体６０の電気抵抗値を算出し、電気抵抗値に基づいてリークを検出する。
Application of a DC voltage to the
内部空間３３へのめっき液のリークが発生していない場合、内部空間３３内の液体６０の電気抵抗が極めて高いので、保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間に電流は流れない、又は、保護電極２３８Ａからコンタクト５０（バスバー４９）へ水の分解・生成反応、水素の生成反応に伴う防食電流が流れるが、めっき液リーク時に流れる電流と比較すると非常に小さい。一方、リークが発生すると、液体６０にめっき液が混入して液体６０の電気抵抗が下がり、保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間に電流が流れる（又は電流が増加する）。このようにして、保護電極２３８Ａにより、内部空間３３内へのめっき液のリークを検出することができる。
When the plating solution does not leak into the
この構成では、保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間の電流（電気抵抗）をモニタすることで、内部空間３３へのめっき液のリークの有無を早期に検出することができる。従って、めっき液のリークが発生したとしても、保護電極２３８Ａによってめっき液のリークを早期に検出し、基板ホルダ３０の異常及びシールの交換時期を早期に検知することが可能である。また、万一、シード層Ｓｄが腐食し得る量のめっき液のリークが発生しても、上述の通り保護電極２３８ＡによりＣｕの溶解が抑制されるので、シード層の腐食が抑制又は防止される。よって、めっき液のリークを早期に検出し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。保護電極２３８Ａをコンタクト５０の各ブロックに対応するように複数に分割して配置し、それぞれを個別の直流電源２３６および電流検出器２３７に接続し、直流電圧の印加とめっき液のリーク検出をおこなうこともできる。これによって、めっき液のリークが発生した際の発生箇所をある程度特定可能であるとともに、各ブロックに流れる防食電流を個別に制御することで、めっき液のリークが発生した場合でも、より効果的にシード層Ｓｄの腐食を抑制することができる。
In this configuration, by monitoring the current (electrical resistance) between the
なお、図７では、保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間に直流電
源２３６による直流電圧を印加して、電流検出器２３７によって直流電流を検出する構成としているが、直流電源２３６に代えて交流電源を使用し、電流検出器で保護電極２３８Ａとコンタクト５０（バスバー４９）と間の交流電流又はインピーダンスをモニタして、リークを検出するようにしてもよい。
In FIG. 7, a DC voltage is applied between the
なお、電流検出器２３７（リーク検出）を省略して、保護電極２３８Ａをシード層の腐食防止用の電極としてのみ使用してもよい。
The current detector 237 (leak detection) may be omitted and the
（直接接続型、溶解性の保護電極）
図９は、他の例に係る保護電極２３８Ｂを有する基板ホルダ３０の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図１０は、他の例に係る保護電極２３８Ｂを有する基板ホルダ３０の第２保持部材３２の平面図である。この例では、保護電極２３８Ｂとして、シード層Ｓｄの材料よりも、アノードになり易い材料（卑な（低い）自然電位を有する材料）の電極を犠牲電極として使用する。この例では、保護電極２３８Ｂとシード層Ｓｄの自然電位の差を利用して、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させることで、シード層ＳｄにおいてＣｕの酸化反応を抑制し、シード層の腐食（溶解）を抑制する。同図では、コンタクト５０は、基板ホルダ３０内に配置されたバスバー４９を介して給電される構成で示す。
(direct connection type, soluble protective electrode)
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of a
図９に示すように、保護電極２３８Ｂは、コンタクト５０に固定されることで電気的に接続され、コンタクト５０を介してシード層Ｓｄに電気的に接続される。保護電極２３８Ｂは、シード層Ｓｄの材料よりも自然電位（標準電極電位）が卑な材料から形成される溶解性の電極である。シード層Ｓｄの材料よりも自然電位が卑な材料とは、シード層Ｓｄの材料よりも自然電位が低い材料であり、でシード層Ｓｄよりもアノードになり易い材料であることを意味する。シード層ＳｄがＣｕである場合には、保護電極２３８Ｂの材料は、例えば、Ａｌ，Ｚｎ，Ｆｅ等から選択することができる。これらの中でも、硫酸銅めっき液（銅 ５０ｇ／Ｌ、硫酸 １００ｇ／Ｌ、塩素 ５０ｍｇ／Ｌ）の０．１％希釈液（電導度 約１０００μＳ／ｃｍ）中の自然電位はＺｎが最も低く（Ｃｕに対して約－１．１Ｖ）、シード層の腐食抑制効果が高い。なお、保護電極２３８Ｂは、コンタクト５０以外の導電体を介してシード層Ｓｄに電気的に接続されてもよく、コンタクト５０以外の導電体を介してコンタクト５０に電気的に接続されてもよい。また、基板ホルダ３０で基板Ｗｆを保持した際に、保護電極２３８Ｂが直接シード層Ｓｄに接触して電気的に接続される構成としてもよい。本実施形態のように、保護電極２３８Ｂを直接コンタクト５０に固定する場合には、保護電極２３８Ｂをシール空間３３内に設置するための構成を簡易にすることができる。
As shown in FIG. 9, the
保護電極２３８Ｂは、シード層Ｓｄの腐食抑制の観点から、腐食の可能性が高い基板Ｗｆの外周部（エッジ部）のシード層Ｓｄ（コンタクト領域）の近傍に配置されることが好ましく、図１０に示すように、実質的に基板Ｗｆのエッジ全周に対向する位置に設けられる。保護電極２３８Ｂと基板Ｗｆのエッジとの間の距離は、例えば、１０ｍｍ以下であることが好ましい。同図では、保護電極２３８Ｂは、コンタクト５０の各ブロックに対応するように分割して設けられているが、基板Ｗｆのエッジ全周（基板ホルダ３０の全周）に亘って連続して設けてもよい。
From the viewpoint of suppressing corrosion of the seed layer Sd, the
保護電極２３８Ｂは、図９に示すように、その少なくとも一部が液体６０（純水等）に接触又は浸漬されるように配置されている。保護電極２３８Ｂは、シード層よりも卑な自然電位を有し、かつ、コンタクト５０を介してシード層Ｓｄに電気的に接続されているため、シード層Ｓｄよりも優先して溶解する犠牲電極として機能し、シード層Ｓｄが腐食することを抑制する腐食防止用の電極（防食電極）として機能する。
As shown in FIG. 9, the
シード層Ｓｄより卑な自然電位を有する保護電極２３８Ｂによる腐食防止のメカニズムは、図１１において、直流電源２３６を省略して、保護電極２３８Ａをコンタクト５０に短絡させた場合に相当する。図１１に示すように、液体６０中において、保護電極２３８Ｂの近傍では、Ｍ→Ｍｎ＋＋ｎｅ（例えば、Ａｌ→Ａｌ３＋＋３ｅ）の酸化反応が発生し、保護電極２３８Ｂの材料Ｍが液体６０中に溶解する。一方、液体６０中において、シード層近傍では、Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ→２Ｈ２Ｏ（水の生成）、２Ｈ＋２ｅ→Ｈ２（水素の生成）、Ｃｕ２＋＋２ｅ→Ｃｕ（液体６０中にめっき液が混入した場合）の還元反応が生じる。このように、保護電極２３８Ｂがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、シード層Ｓｄの腐食が抑制又は防止される。
The mechanism of corrosion prevention by the
即ち、液体６０に溶存酸素濃度の勾配（図２０）が生じたとしても、溶解性の保護電極２３８Ｂがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、局部電池作用によるシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
That is, even if a dissolved oxygen concentration gradient (FIG. 20) occurs in the liquid 60, the soluble
また、内部空間３３へのめっき液のリークにより液体６０中にめっき液が混入したとしても、溶解性の保護電極２３８Ｂがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、局部電池作用（図２０）及びシャント電流（図２１）に起因するシード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
In addition, even if the plating solution is mixed into the liquid 60 due to leakage of the plating solution into the
この例に係る保護電極２３８Ｂによれば、保護電極２３８Ｂをバイアスするための外部電源が不要であるため、めっきモジュールの構造を簡略化することができる。なお、保護電極２３８Ｂの表面は、アノードバッグや隔膜等で覆うことが好ましい。これによって、保護電極２３８Ｂが腐食する際に表面に生成した酸化物や水酸化物が電極表面から脱落し、基板ホルダ３０内が汚染されるのを防ぐことができる。
According to the
（通電試験モデル）
図１２は、保護電極の効果を試験するための通電試験モデルの模式図を示す。図１３は、通電試験モデルの構成を示す写真であり、図１４は、通電試験モデルの一部を拡大した写真である。この通電試験モデルでは、図１２に示すように、不溶解性の保護電極２３８Ａを使用し、直流電源２３６によって保護電極２３８Ａをコンタクト５０（シード層Ｓｄ）に対して高電位側にバイアスする。なお、通電試験では、保護電極２３８Ａとして、Ｐｔのワイヤ（直径０．４ｍｍ）を使用した。また、直流電源９０によってコンタクト５０とシード層Ｓｄのコンタクト５０から離れた部分との間に、めっき電流に対応する電流を流して通電試験を実施する。即ち、基板Ｗｆのシード層Ｓｄとアノード１６（図３）との間にめっき電流を流す代わりに、シード層Ｓｄのコンタクト５０との接続部と、コンタクト５０から離れた部分との間に、めっき電流に模した電流を流すことにより、めっき処理をモデル化した通電試験を実施するものである。また、基板Ｗｆは、レジストパターン等のパターンが形成されていないブランケットウエハ（Ｂｌａｎｋｅｔ Ｗａｆｅｒ）を使用した。コンタクト５０とシード層Ｓｄの接触部、及び、保護電極２３８Ａの一部を液体６０で被覆して通電試験を実施した。
(energization test model)
FIG. 12 shows a schematic diagram of an electrification test model for testing the effect of the protective electrode. FIG. 13 is a photograph showing the structure of the electrification test model, and FIG. 14 is an enlarged photograph of a part of the electrification test model. As shown in FIG. 12, in this electrification test model, an insoluble
実際の通電試験モデルの写真を図１３及び図１４に示す。これらの図に示すように、基板Ｗｆとしてのブランケットウエハが、治具９０１によって上下から挟まれて固定されており、基板Ｗｆの一端がコンタクト５０に接触されている。コンタクト５０は、治具９０２により保持されている。基板Ｗｆの他端と、コンタクト５０とは、それぞれ、直流電源９０の正極及び負極に接続されている。また、図１４に示すように、コンタクト５０の下方には、Ｐｔワイヤからなる保護電極２３８Ａが配置され、Ｐｔワイヤの一端は、Ｌ字型に折り曲げられ、コンタクト５０の隙間から上方に引き出されている。図１３に示すよう
に、保護電極２３８Ａの引き出された部分と、コンタクト５０とは、それぞれ、直流電源２３６の正極及び負極に接続されている。治具９０１と治具９０２との間の隙間９０３が液体６０（この例では、純水）で満たされる。
Photographs of the actual electrification test model are shown in FIGS. 13 and 14. FIG. As shown in these figures, a blanket wafer as a substrate Wf is sandwiched and fixed by
また、比較として、図１２から図１４に示す通電試験モデルの構成で、保護電極２３８Ａを省略した構成でも、通電試験を実施した。図１５は、保護電極を設けた場合の通電試験の結果を示す写真であり、図１６は、保護電極を設けなかった場合の通電試験の結果を示す写真である。これらの図から分かるように、保護電極を設けない場合には、シード層Ｓｄに腐食が生じるが（図１６）、保護電極２３８Ａを設けることにより、シード層Ｓｄの腐食を抑制できる（図１５）ことが分かる。
For comparison, a current test was also conducted with the configuration of the current test model shown in FIGS. 12 to 14, in which the
（第２実施形態）
図１７は、第２実施形態に係るめっき装置のめっきモジュールの構成を説明するための模式図である。本実施形態のめっきモジュールは、基板を鉛直方向の姿勢でめっきする縦型（ディップ式、パネル式とも称す）のめっきモジュールである。同図に示すように、めっきモジュール４００は、内部にめっき液を保持するめっき槽１０と、めっき槽１０内で基板ホルダ３０に対向して配置されたアノード１６と、を備えている。アノード１６は、アノードホルダ６０に保持されてめっき槽１０内に配置されている。基板ホルダ３０は、ウェハなどの基板Ｗｆを着脱自在に保持し、かつ基板Ｗｆをめっき槽１０内のめっき液Ｐｓに浸漬させるように構成されている。アノード１６はアノードホルダ６０を介して直流電源９０の正極に接続され、基板Ｗｆは基板ホルダ３０を介して直流電源９０の負極に接続される。アノード１６と基板Ｗｆとの間に電圧を印加すると、電流は基板Ｗｆに流れ、めっき液の存在下で基板Ｗｆの表面に金属膜が形成される。基板Ｗｆは、円形、四角形以外の多角形その他任意の形状であってよい。
(Second embodiment)
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining the configuration of the plating module of the plating apparatus according to the second embodiment. The plating module of the present embodiment is a vertical (also referred to as dip type or panel type) plating module for plating a substrate in a vertical posture. As shown in the figure, the
めっきモジュール４００は、めっき槽１０に隣接するオーバーフロー槽２０を更に備えている。めっき槽１０内のめっき液はめっき槽１０の側壁を越流してオーバーフロー槽２０内に流入するようになっている。めっき液Ｐｓは、めっき槽１０の側壁をオーバーフローしてオーバーフロー槽２０に流入し、さらにオーバーフロー槽２０から循環ライン５８ａを通ってめっき槽１０に戻される。循環ライン５８ａには、例えば、循環ポンプ５８ｂ、恒温ユニット５８ｃ、及びフィルタ５８ｄが取り付けられている。めっきモジュール４００は、基板Ｗｆ上の電位分布を調整する開口１４ａを有する調整板（レギュレーションプレート）１４と、基板Ｗｆのめっき中に十分な金属イオンが基板Ｗｆの表面に均一に供給されるようにめっき液Ｐｓを攪拌するパドル１５とをさらに備えている。なお、上述した構成は一例であり、めっきモジュール４００等の構成は、他の構成を採用することが可能である。
縦型めっきモジュールでは、基板ホルダ３０に保持された基板Ｗｆが、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００で処理された後に、めっきモジュール４００に搬入される。基板ホルダ３０は、図１８に示すように、フロントプレート２１０及びバックプレート２２０を備え、フロントプレート２１０及びバックプレート２２０により基板Ｗｆを挟んで保持するものである。基板ホルダ３０のフロントプレート２１０とバックプレート２２０との間には、内側シール２１５，２２５及び外側シール２１６で密閉されるシール空間（内部空間）３３が形成される。
In the vertical plating module, the substrate Wf held by the
図１８に示すように、バックプレート２２０には、基板ホルダ３０の内部空間３３と基板ホルダ３０の外部とを連絡する導入通路２３１及び排出通路２３２が設けられている。図１８では、導入通路２３１及び排出通路２３２を便宜上、１つの構成で示しているが、互いに別個の構成である。導入通路２３１及び排出通路２３２には、それぞれ、各通路の導通及び遮断を制御するためのバルブ２３１Ａ及びバルブ２３２Ａが設けられている。バ
ルブ２３１Ａ及びバルブ２３２Ａは、制御モジュール８００により制御される。基板ホルダ３０の内部空間３３への液体の導入は、例えば、めっき処理に先立つプリウェット処理おいて、基板Ｗｆを保持した基板ホルダ３０をプリウェッモジュール２００の処理槽内の液体（処理液、例えば、純水）に浸漬し、導入通路２３１のバルブ２３１Ａを開放して、導入通路２３１を介して純水を基板ホルダ３０の内部空間３３に導入し、内部空間３３を純水で満たすことで実施することができる。また、基板Ｗｆを保持した基板ホルダ３０を処理槽内の液体に浸漬し、バルブ２３１Ａ、バルブ２３２Ａを開放し、内部空間３３に純水を導入しながら、内部空間３３から空気及び純水を排出して、内部空間３３を純水で満たすようにしてもよい。内部空間３３は、空気が残らないように完全に純水で満たされることが好ましいが、後述する作用効果をどの程度所望するかに応じて若干の空気又は気泡が残存することが許容される場合がある。なお、プリウェットモジュールにおいて基板ホルダの内部空間に純水を導入する例を説明したが、他のモジュールで基板ホルダの内部空間に純水を導入してもよいし、基板ホルダの内部空間に純水等の液体を導入するための別のモジュールを設けてもよい。
As shown in FIG. 18 , the
（外部電源型、不溶解性の保護電極）
図１８は、縦型めっきモジュール４００の基板ホルダ３０の内部空間３３において、不溶解性の保護電極２３５Ａをコンタクト５０（シード層Ｓｄ）に対して高電位側にバイアスした構成を示す。内部空間３３内は、上述したように、例えば、プリウェッモジュール２００等の処理液からなる液体（例えば、純水）で満たされているものとする。この構成は、図７及び図８の実施形態で不溶解性の保護電極２３８Ａを用いた例を縦型めっきモジュールに適用したものに相当する。この構成によれば、図７及び図８を参照して説明したと同様に、保護電極２３８Ａをアノード、シード層Ｓｄをカソードとして機能させることで、シード層ＳｄにおいてＣｕの酸化反応を抑制し、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
(External power supply type, insoluble protective electrode)
FIG. 18 shows a configuration in which the insoluble
（外部電源型、溶解性の保護電極）
図１８に示す実施形態においても、図７及び図８の実施形態と同様に、保護電極２３５Ａの材料として、シード層Ｓｄの材料と自然電位（標準電極電位）が同程度の材料、又は、シード層Ｓｄの材料より低い自然電位（標準電極電位）を有する材料を使用してもよい。この場合、直流電源２３６Ａにより保護電極２３５Ａをシード層Ｓｄに対して高電位側にバイアスすることにより、保護電極２３５Ａをシード層Ｓｄより優先して溶解させ、保護電極２３５Ａを犠牲電極（溶解性の電極）として機能させる。保護電極２３５Ａの材料は、例えば、シード層Ｓｄと同じ材料（めっき金属と同じ材料）とすることができる。この構成によれば、図７及び図８を参照して説明したと同様に、溶解性の保護電極２３５Ａがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
(External power supply type, soluble protective electrode)
In the embodiment shown in FIG. 18, similarly to the embodiments of FIGS. 7 and 8, the material of the
図１８に示す実施形態においても、図７及び図８の実施形態で説明したと同様に、電流検出器２３７Ａによって、保護電極２３５Ａと、コンタクト５０（バスバー４９）間に液体６０を介して流れる電流又はそれらの間の電気抵抗をモニタして、めっき液Ｐｓの内部空間３３へのリークを検出してもよい。なお、図１８の例において、保護電極２３５Ａによるリーク検出を行わず、保護電極２３５Ａをシード層Ｓｄの腐食防止用の電極としてのみ使用してもよい。なお、図１８では、保護電極２３５Ａとコンタクト５０（バスバー４９）との間に直流電源（ＤＣ電源）２３６Ａによる直流電圧を印加して、電流検出器２３７Ａによって直流電流を検出する構成としているが、直流電源２３６Ａに代えて交流電源（ＡＣ電源）を使用し、電流検出器で保護電極２３５Ａとコンタクト５０（バスバー４９）と間の交流電流又はインピーダンスをモニタして、リークを検出するようにしてもよい
。
In the embodiment shown in FIG. 18 as well, the
（直接接続型、溶解性の保護電極）
図１９は、縦型めっきモジュールの基板ホルダの内部空間において、溶解性の保護電極２３５Ｂをコンタクト５０に接続した構成、つまり、保護電極２３５Ｂをコンタクト５０に固定しコンタクト５０を介してシード層Ｓｄに電気的に接続した構成を示す。なお、保護電極２３５Ｂをコンタクト５０以外の導電体を介してシード層Ｓｄに電気的に接続しても良く、コンタクト５０以外の導電体を介してコンタクト５０に電気的に接続してもよい。また、基板ホルダ３０で基板Ｗｆを保持した際に、保護電極２３５Ｂが直接シード層Ｓｄに接触して電気的に接続される構成としてもよい。この構成は、図９及び図１０の実施形態を縦型めっきモジュールに適用したものに相当する。この構成によれば、図９及び図１０を参照して説明したと同様に、溶解性の保護電極２３５Ｂがシード層Ｓｄに優先して溶解することにより、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止することができる。よって、シード層Ｓｄの腐食を抑制又は防止し、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
(direct connection type, soluble protective electrode)
FIG. 19 shows a configuration in which the soluble
なお、図１８及び図１９では、基板Ｗｆの両面がめっき液に露出される片面めっき用の基板ホルダ３０の構成を示すが、片面めっき用の基板ホルダに限定されず、両面めっき用の基板ホルダであってもよく、基板Ｗｆの片面のみが露出される片面めっき用の基板ホルダであってもよい。
18 and 19 show the configuration of the
上記施形態によれば、基板ホルダ３０の内部空間３３が液体（例えば、純水）で満たされているため、内部空間３３が空洞の場合と比較して、内部空間３３の内部と外部との間の圧力差が低減され、内部空間３３へのめっき液のリークを抑制又は防止することができる。これにより、めっき液のリークによるめっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
According to the above embodiment, the
上記実施形態によれば、めっき液のリークが発生しても、内部空間３３内が液体（例えば、純水）で満たされている為、めっき液の内部空間３３内への侵入は、拡散した分に限られ、ごく少量に抑制されるので、溶存酸素濃度に起因する局部電池作用及び／又はシャント電流によるシード層Ｓｄの溶解（腐食）を抑制することができる。また、内部空間３３に侵入しためっき液が液体（例えば、純水）で希釈されるために、シード層Ｓｄの腐食を更に抑制することができる。これにより、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
According to the above embodiment, even if the plating solution leaks, the
また、上記実施形態によれば、内部空間３３内が液体（例えば、純水）で満たされ酸素濃度が低いため、溶存酸素に起因する局部電池作用によるシード層Ｓｄの溶解を抑制することができる。これにより、めっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
Further, according to the above-described embodiment, the
また、上記実施形態によれば、万一、腐食し得る量のめっき液のリークが発生しても、保護電極２３５Ａ、２３５Ｂによりシード層Ｓｄの溶解を抑制又は防止することができる。これにより、めっき液のリークによるめっき膜厚の均一性の低下を抑制ないし防止することができる。
Further, according to the above-described embodiment, even if a corrosive amount of plating solution leaks, the
［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、基板上のパターンとしてレジストパターンを例に挙げたが、パターンは、配線を形成するためのビア又はトレンチのパターン、あるいは、バンプ、再配線、電極パッドを形成するためのレジスト又は絶縁膜のパターン、その他めっき膜の形状を定義する任意のパターンとすることができる。
（２）基板ホルダの内部空間に導入する液体は、基板ホルダの内部空間に露出する構成部品を腐食させない液体であれば、水以外の液体であってもよい。液体は、例えば、金属塩を含んでいない液体（金属塩の濃度が所定濃度（例えば５ｇ／Ｌ）未満の液体）を用いることができる。このような液体は、例えば、水道水、天然水、純水を含む。純水は、例えば、脱イオン水（ＤＩＷ）、蒸留水、精製水、又はＲＯ水を含む。
（３）基板ホルダの構成は、上述した例に限定されず、コンタクトがシールされた内部空間を有する基板ホルダであれば、任意の構成の基板ホルダに上記実施形態を適用することができる。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiments, a resist pattern was used as an example of the pattern on the substrate. Any pattern that defines the shape of the plating film can be used, such as a resist or insulating film pattern.
(2) The liquid introduced into the internal space of the substrate holder may be any liquid other than water as long as it does not corrode the components exposed to the internal space of the substrate holder. As the liquid, for example, a liquid containing no metal salt (a liquid having a metal salt concentration of less than a predetermined concentration (eg, 5 g/L)) can be used. Such liquids include, for example, tap water, natural water, pure water. Pure water includes, for example, deionized water (DIW), distilled water, purified water, or RO water.
(3) The configuration of the substrate holder is not limited to the example described above, and the above embodiments can be applied to substrate holders having any configuration as long as the substrate holder has an internal space in which contacts are sealed.
上述した実施形態から少なくとも以下の形態が把握される。
［１］一形態によれば、基板を保持し、基板をめっき液に接触させてめっきするための基板ホルダであって、 前記基板の表面に形成されたシード層に接触して給電するためのコンタクトと、 前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記シード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記コンタクトに前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極と、 前記基板ホルダで前記基板が保持された状態において、前記基板の外周部、前記コンタクト、及び前記保護電極を、前記基板ホルダの外部からシールした状態で収容すると共に、前記保護電極の一部、並びに前記シード層と前記コンタクトとの接触箇所を少なくとも覆う液体を保持する内部空間を有するホルダ本体と、を備える、基板ホルダが提供される。
「前記保護電極の一部、並びに前記シード層と前記コンタクトとの接触箇所を少なくとも覆う液体」とは、前記保護電極の全体が前記液体により覆われること、前記内部空間内に配置される前記シード層の全体が前記液体により覆われること、前記コンタクト全体が前記液体により覆われること、及び／又は、前記内部空間全体が前記液体で満たされることを含む。
At least the following aspects can be grasped from the above-described embodiments.
[1] According to one aspect, there is provided a substrate holder for holding a substrate and for plating by bringing the substrate into contact with a plating solution, the substrate holder for contacting and supplying power to a seed layer formed on the surface of the substrate. and a contact that is biased to the high potential side with respect to the contact or has a material that has a lower natural potential than the seed layer and is electrically connected to the seed layer directly or via a conductor. a protective electrode to be connected; and in a state in which the substrate is held by the substrate holder, the outer peripheral portion of the substrate, the contacts, and the protective electrode are accommodated in a state of being sealed from the outside of the substrate holder, and A substrate holder is provided comprising a portion of a shielding electrode and a holder body having an interior space holding a liquid covering at least a contact point between the seed layer and the contact.
The term "liquid covering at least part of the protected electrode and the contact portion between the seed layer and the contact" means that the entire protected electrode is covered with the liquid, and the seed disposed in the internal space is covered with the liquid. The entire layer may be covered by the liquid, the contact may be entirely covered by the liquid, and/or the interior space may be entirely filled with the liquid.
この形態によれば、保護電極近傍の液体又は保護電極の材料がシード層の材料に優先して酸化し、シード層の材料が液体中に溶解することを抑制することができるため、シード層の腐食（劣化）を抑制又は防止することができる。コンタクト等を覆う液体中の溶存酸素濃度勾配によるシード層表面の局部電池の作用を抑制することができ、シード層の腐食を抑制又は防止することができる。また、基板ホルダの内部空間にめっき液が侵入した場合にも、局部電池効果及び／又はシャント電流によるシード層の腐食を抑制又は防止することができる。保護電極によりシード層の劣化を抑制できるので、めっき膜厚の均一性が低下することを抑制又は防止できる。 According to this aspect, the liquid in the vicinity of the protective electrode or the material of the protective electrode is oxidized preferentially to the material of the seed layer, and the dissolution of the material of the seed layer into the liquid can be suppressed. Corrosion (degradation) can be suppressed or prevented. It is possible to suppress the action of local cells on the surface of the seed layer due to the dissolved oxygen concentration gradient in the liquid covering the contacts and the like, and suppress or prevent corrosion of the seed layer. Also, even if the plating solution intrudes into the internal space of the substrate holder, it is possible to suppress or prevent corrosion of the seed layer due to the local cell effect and/or shunt current. Since deterioration of the seed layer can be suppressed by the protective electrode, it is possible to suppress or prevent deterioration of the uniformity of the plating film thickness.
［２］一形態によれば、 前記保護電極は、不溶解性の電極であり、かつ、前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされる。 [2] According to one aspect, the protection electrode is an insoluble electrode and is biased to a high potential side with respect to the contact.
この形態によれば、定期的な保護電極の交換を不要とすることができる、又は、保護電極の交換の頻度を少なくできるので、保護電極のメンテナンスが容易である。また、保護電極から溶解した電極材料（金属）がめっき液に持ち込まれてめっき液を汚染する可能性を低減できる。また、保護電極から溶解した電極材料の酸化物がコンタクトやシールに析出してこれらを汚染する可能性を低減できる。 According to this aspect, the periodic replacement of the protective electrode can be made unnecessary, or the frequency of replacement of the protective electrode can be reduced, so maintenance of the protective electrode is easy. Moreover, it is possible to reduce the possibility that the electrode material (metal) dissolved from the protective electrode is brought into the plating solution and contaminates the plating solution. In addition, it is possible to reduce the possibility that oxides of the electrode material dissolved from the protective electrode are deposited on the contacts and seals and contaminate them.
［３］一形態によれば、 前記保護電極と前記シード層との間には、前記保護電極と前記シード層の自然電位の差よりも十分大きい電圧が印加される。 [3] According to one aspect, a voltage sufficiently larger than a difference in natural potential between the protective electrode and the seed layer is applied between the protective electrode and the seed layer.
この形態によれば、保護電極及びシード層をそれぞれアノード、カソードとして確実に機能させることができ、シード層の溶解を確実に抑制又は防止することができる。 According to this aspect, the protective electrode and the seed layer can reliably function as an anode and a cathode, respectively, and dissolution of the seed layer can be reliably suppressed or prevented.
［４］一実施形態によれば、 前記保護電極は、スペーサを介して前記コンタクトに固
定される。
[4] According to one embodiment, the protection electrode is fixed to the contact via a spacer.
この形態によれば、基板ホルダ中の狭いシール空間内で保護電極を容易且つ適切に設置することができる。 According to this aspect, it is possible to easily and appropriately install the protective electrode in a narrow sealed space in the substrate holder.
［５］一形態によれば、 前記保護電極は、前記シード層よりも低い自然電位を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続され、溶解性の犠牲電極として機能する。 [5] According to one aspect, the protective electrode has a natural potential lower than that of the seed layer, is electrically connected to the seed layer directly or via a conductor, and functions as a soluble sacrificial electrode. .
この形態によれば、保護電極をバイアスするための外部電源が不要であり、基板ホルダ及び／又はめっきモジュールの構成を簡略化することができる。 According to this aspect, an external power supply for biasing the protective electrode is not required, and the configuration of the substrate holder and/or the plating module can be simplified.
［６］一形態によれば、 前記保護電極は、前記コンタクトに固定され、前記コンタクトを介して前記シード層に電気的に接続される。 [6] According to one aspect, the protection electrode is fixed to the contact and electrically connected to the seed layer through the contact.
この形態によれば、保護電極をコンタクトに直接固定することで、保護電極をコンタクトを介してシード層に電気的に接続するため、保護電極を接続するための構成を簡易にすることができる。 According to this aspect, by directly fixing the protective electrode to the contact, the protective electrode is electrically connected to the seed layer via the contact, so that the configuration for connecting the protective electrode can be simplified.
［７］一形態によれば、 前記保護電極は、溶解性の電極であり、かつ、前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされる。 [7] According to one aspect, the protective electrode is a soluble electrode and is biased to a high potential side with respect to the contact.
この形態では、保護電極の材料としてシード層の材料と同じ材料を使用すれば、保護電極をシード層のための犠牲電極として機能させることができる。この場合、保護電極から溶解した金属がめっき液に持ち込まれたとしても、めっき液を汚染する可能性を低減できる。 In this embodiment, if the shielding electrode is made of the same material as the seed layer, the shielding electrode can function as a sacrificial electrode for the seed layer. In this case, even if metal dissolved from the protective electrode is brought into the plating solution, the possibility of contamination of the plating solution can be reduced.
［８］一実施形態によれば、 前記保護電極は、スペーサを介して前記コンタクトに固定される。 [8] According to one embodiment, the protection electrode is fixed to the contact via a spacer.
この形態によれば、基板ホルダ中の制限された狭いシール空間内で保護電極を容易且つ適切に設置することができる。 According to this form, the protective electrode can be easily and appropriately installed in the limited narrow sealing space in the substrate holder.
［９］一形態によれば、 前記保護電極は、前記基板ホルダが前記基板を保持した際に前記基板の外周を囲む場所に連続して又は不連続に設けられている。 [9] According to one aspect, the protection electrode is provided continuously or discontinuously at a location surrounding the outer periphery of the substrate when the substrate holder holds the substrate.
この形態によれば、腐食の可能性が高い基板の外周部（エッジ部）の全周にわたって保護電極を近傍に配置することができ、シード層の腐食を効果的に抑制することができる。 According to this aspect, the protective electrode can be arranged in the vicinity of the entire circumference of the outer peripheral portion (edge portion) of the substrate, which is highly likely to be corroded, and corrosion of the seed layer can be effectively suppressed.
［１０］一形態によれば、 前記保護電極は、前記基板ホルダが前記基板を保持した際に、前記基板のエッジからの距離が所定の距離以下となるように周状に配置されている。 [10] According to one aspect, the protection electrodes are arranged in a circumferential shape so that when the substrate holder holds the substrate, the distance from the edge of the substrate is equal to or less than a predetermined distance.
この形態によれば、基板のエッジの近傍に保護電極を配置するので、腐食の可能性が高い基板の外周部（エッジ部）のシード層を効果的に腐食から保護することができる。 According to this aspect, since the protective electrode is arranged near the edge of the substrate, it is possible to effectively protect the seed layer on the outer peripheral portion (edge portion) of the substrate, which is highly likely to be corroded, from being corroded.
［１１］一形態によれば、 前記液体は、１０００μＳ／ｃｍ以下の電導度を有する液体である。 [11] According to one aspect, the liquid has an electrical conductivity of 1000 μS/cm or less.
この形態によれば、コンタクト等を覆う液体の電導度を１０００μＳ／ｃｍまで許容することができる。基板ホルダのコンタクトを液体で覆った状態で基板をめっきするウェッ
トコンタクト法では、保護電極を用いない場合、液体の電導度を５０μＳ／ｃｍ以下に管理する必要があることが分かっている。一方、保護電極を使用する場合には、保護電極によってシード層の腐食を抑制することができるので、コンタクト等を覆う液体の電導度の管理を大幅に緩和することができる。
According to this form, the electrical conductivity of the liquid covering the contacts and the like can be allowed up to 1000 μS/cm. In the wet contact method in which the substrate is plated while the contacts of the substrate holder are covered with a liquid, it is known that the electrical conductivity of the liquid must be controlled to 50 μS/cm or less if no protective electrode is used. On the other hand, when the protective electrode is used, the corrosion of the seed layer can be suppressed by the protective electrode, so the control of the electrical conductivity of the liquid covering the contacts and the like can be greatly relaxed.
［１２］一形態によれば、前記液体は、純水、若しくは脱気又は不活性ガス置換された純水である。 [12] According to one aspect, the liquid is pure water, or pure water that has been degassed or replaced with an inert gas.
この形態によれば、コンタクト等を覆う液体として、めっき装置で一般的に使用されるＤＩＷ等の純水を使用することができ、別途、コンタクト等を覆う液体を準備する必要がない。 According to this aspect, pure water such as DIW generally used in the plating apparatus can be used as the liquid covering the contacts and the like, and there is no need to separately prepare a liquid covering the contacts and the like.
［１３］一形態によれば、 前記保護電極が検出器として機能し、 前記検出器は、前記内部空間に前記液体が導入された状態で、前記コンタクト又は前記コンタクトに電気的に導通された配線と前記電極との間に流れる電流を監視することにより、前記内部空間へのめっき液のリークを検出可能に構成されている。「前記コンタクトに電気的に導通された配線」は、例えば、バスバーである。 [13] According to one aspect, the protective electrode functions as a detector, and the detector is the contact or a wiring electrically connected to the contact while the liquid is introduced into the internal space. and the electrodes, the leakage of the plating solution into the internal space can be detected. The "wiring electrically connected to the contact" is, for example, a bus bar.
この形態によれば、保護電極とコンタクト等の間に流れる電流を監視することによりめっき液のリークの有無を検知することができるので、別途、リーク検知用の電極を設ける必要がない。 According to this aspect, it is possible to detect the presence or absence of leakage of the plating solution by monitoring the current flowing between the protective electrode and the contact, etc., so there is no need to separately provide an electrode for leakage detection.
［１４］一形態によれば、 前記基板ホルダは、前記基板を水平方向の姿勢で保持する横型めっきモジュール用、又は、前記基板を鉛直方向の姿勢で保持する縦型めっきモジュール用である。 [14] According to one aspect, the substrate holder is for a horizontal plating module that holds the substrate in a horizontal orientation, or for a vertical plating module that holds the substrate in a vertical orientation.
この形態によれば、横型及び縦型めっきモジュール用の基板ホルダに上記構成を適用して、上述した作用効果を奏することができる。 According to this aspect, the above configuration can be applied to substrate holders for horizontal and vertical plating modules to achieve the above-described effects.
［１５］一形態によれば、めっき装置であって、 形態１から１４の何れかの基板ホルダと、 前記基板ホルダの前記内部空間に液体を供給する液体供給モジュールと、 前記基板ホルダに保持された前記基板をめっき液に接触させて前記基板をめっきするめっきモジュールと、を備えるめっき装置が提供される。液体供給モジュールは、洗浄ノズル、液体を使用する処理モジュール（例えば、プリウェットモジュール）等で構成することができる。 [15] According to one aspect, there is provided a plating apparatus comprising: the substrate holder according to any one of aspects 1 to 14; a liquid supply module that supplies liquid to the internal space of the substrate holder; and a plating module for plating the substrate by bringing the substrate into contact with a plating solution. The liquid supply module can consist of cleaning nozzles, processing modules that use liquid (eg, pre-wet modules), and the like.
この形態によれば、めっき装置内の液体供給モジュールによって基板ホルダの内部空間に自動的に液体を供給することができる。 According to this aspect, the liquid can be automatically supplied to the internal space of the substrate holder by the liquid supply module in the plating apparatus.
［１６］一形態によれば、 前記液体供給モジュールは、前記基板ホルダの前記内部空間を洗浄し、前記内部空間内の前記液体を置換する洗浄ノズルを有する。 [16] According to one aspect, the liquid supply module has a cleaning nozzle that cleans the internal space of the substrate holder and replaces the liquid in the internal space.
この形態によれば、各基板のめっきに先立ち、基板ホルダの内部空間を洗浄することにより、内部空間に液体を保持させることができる。これにより、基板ホルダの内部空間内のコンタクト等を常にクリーンな液体で被覆して基板めっきを実施することができる。 According to this aspect, the liquid can be retained in the internal space by cleaning the internal space of the substrate holder prior to plating each substrate. As a result, the substrate can be plated while the contacts and the like in the internal space of the substrate holder are always covered with a clean liquid.
［１７］一形態によれば、 前記基板をプリウェット処理するプリウェットモジュールを更に備え、 前記めっきモジュールは、濡れた状態の前記基板を前記基板ホルダに保持させる。 [17] According to one aspect, a pre-wet module for pre-wetting the substrate is further provided, and the plating module causes the substrate holder to hold the substrate in a wet state.
この形態によれば、プリウェット処理後の基板をウェットな状態のままめっきモジュールに搬入して基板ホルダに保持させることができ、基板エッジの乾燥工程が不要である。 According to this aspect, the substrate after the pre-wetting process can be carried into the plating module in a wet state and held by the substrate holder, thus eliminating the need for a step of drying the edge of the substrate.
［１８］一形態によれば、基板をめっきするための方法であって、 前記基板の表面に形成されたシード層に接触して給電するためのコンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記基板のシード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極を備える基板ホルダを準備すること、 前記基板の外周部を外部からシールした状態で収容する前記基板ホルダの内部空間に液体を導入し、前記内部空間において、前記液体で、前記保護電極の一部、並びに、前記基板ホルダのコンタクトと前記基板のシード層との接触箇所を少なくとも覆うこと、 前記基板ホルダの前記内部空間に液体が導入された状態で、前記基板ホルダに保持された前記基板をめっきすること、を含む、方法が提供される。 [18] According to one aspect, there is provided a method for plating a substrate, wherein a contact for supplying power in contact with a seed layer formed on the surface of the substrate is biased to a high potential side. or providing a substrate holder comprising a protective electrode made of a material having a lower self-potential than a seed layer of said substrate and electrically connected to said seed layer either directly or via a conductor; A liquid is introduced into the internal space of the substrate holder that accommodates the outer peripheral portion of the substrate in a sealed state from the outside. and plating the substrate held by the substrate holder while liquid is introduced into the interior space of the substrate holder. .
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment of the present invention is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention may be modified and improved without departing from its spirit, and the present invention includes equivalents thereof. In addition, any combination of the embodiments and modifications is possible within the scope of solving at least part of the above-described problems or achieving at least part of the effects, and is described in the scope of claims and the specification. Any combination or omission of each component is possible.
米国特許第７７２７３６６号明細書（特許文献１）、米国特許第８１６８０５７号明細書（特許文献２）、特開２０２０－１１７７６３号公報（特許文献３）、特開２０２０－１１７７６５号公報（特許文献４）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。
国際特許出願番号２０２１／０３８４０４、国際特許出願番号２０２１／０００４６０の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。
US Patent No. 7727366 (Patent Document 1), US Patent No. 8168057 (Patent Document 2), JP 2020-117763 (Patent Document 3), JP 2020-117765 (Patent Document 4) ), the entire disclosure, including the specification, claims, drawings and abstract, is incorporated herein by reference in its entirety.
The entire disclosure, including the specification, claims, drawings and abstract of International Patent Application No. 2021/038404, International Patent Application No. 2021/000460, is incorporated herein by reference in its entirety.
１０ めっき槽
２０ オーバーフロー槽
１４ 調整板
１５ パドル
１６ アノード
１７ 抵抗体
３０ 基板ホルダ
３１ 第１保持部材
３２ 第２保持部材
３３ シール空間（内部空間）
４０ 回転機構
４１ 回転軸
４５ 傾斜機構
４６ 昇降機構
４７ 支軸
４９ バスバー
５０ コンタクト
５５ シール部材
５５Ａ リップ部
６０ 洗浄液（純水）
９０ 直流電源
２１５、２２５ 内側シール
２１６ 外側シール
１００ ロードポート
１１０ 搬送ロボット
１２０ アライナ
２００ プリウェットモジュール
２１０ フロントプレート
２２０ バックプレート
２３１ 導入通路
２３１Ａ バルブ
２３２ 排出通路
２３２Ａ バルブ
２３５Ａ、２３５Ｂ 保護電極
２３６Ａ 直流電源
２３８Ａ、２３８Ｂ 保護電極
３００ プリソークモジュール
４００ めっきモジュール
５００ 洗浄モジュール
６００ スピンリンスドライヤ
７００ 搬送装置
８００ 制御モジュール
８０１ ＣＰＵ
８０２ 記憶部
１０００ めっき装置
Ｗｆ 基板
Ｓｄ シード層
Ｐｓ めっき液
Ｒｐ レジスト
REFERENCE SIGNS
40
90
802
Claims (18)
前記基板の表面に形成されたシード層に接触して給電するためのコンタクトと、
前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記シード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極と、
前記基板ホルダで前記基板が保持された状態において、前記基板の外周部、前記コンタクト、及び前記保護電極を、前記基板ホルダの外部からシールした状態で収容すると共に、前記保護電極の一部、並びに前記シード層と前記コンタクトとの接触箇所を少なくとも覆う液体を保持する内部空間を有するホルダ本体と、を備える、基板ホルダ。 A substrate holder for holding a substrate and plating the substrate by contacting the substrate with a plating solution,
a contact for contacting and supplying power to a seed layer formed on the surface of the substrate;
a protective electrode that is biased to the high potential side with respect to the contact or has a material having a natural potential lower than that of the seed layer and is electrically connected to the seed layer directly or via a conductor; ,
In a state in which the substrate is held by the substrate holder, the outer peripheral portion of the substrate, the contacts, and the protective electrode are accommodated in a state of being sealed from the outside of the substrate holder, and a part of the protective electrode, and a substrate holder comprising a holder body having an internal space for holding liquid covering at least a contact portion between the seed layer and the contact.
前記保護電極は、不溶解性の電極であり、かつ、前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされる、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 1, wherein
The substrate holder, wherein the guard electrode is an insoluble electrode and is biased to a high potential side with respect to the contact.
前記保護電極と前記シード層との間には、前記保護電極と前記シード層の自然電位の差よりも大きい電圧が印加される、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 2, wherein
A substrate holder, wherein a voltage greater than a difference in natural potential between the protective electrode and the seed layer is applied between the protective electrode and the seed layer.
前記保護電極は、スペーサを介して前記コンタクトに固定される、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 2, wherein
The substrate holder, wherein the protective electrode is fixed to the contact via a spacer.
前記保護電極は、前記シード層よりも低い自然電位を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続され、溶解性の犠牲電極として機能する、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 1, wherein
The substrate holder, wherein the protective electrode has a lower natural potential than the seed layer and is electrically connected to the seed layer directly or via a conductor and functions as a soluble sacrificial electrode.
前記保護電極は、前記コンタクトに固定され、前記コンタクトを介して前記シード層に電気的に接続される、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 5, wherein
The substrate holder, wherein the guard electrode is fixed to the contact and electrically connected to the seed layer via the contact.
前記保護電極は、溶解性の電極であり、かつ、前記コンタクトに対して高電位側にバイアスされる、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 1, wherein
The substrate holder, wherein the guard electrode is a dissolvable electrode and is biased to a high potential side with respect to the contact.
前記保護電極は、スペーサを介して前記コンタクトに固定される、基板ホルダ。 A substrate holder according to claim 7, wherein
The substrate holder, wherein the protective electrode is fixed to the contact via a spacer.
前記保護電極は、前記基板ホルダが前記基板を保持した際に前記基板の外周を囲む場所に連続して又は不連続に設けられている、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
The substrate holder, wherein the protective electrode is continuously or discontinuously provided at a location surrounding the outer periphery of the substrate when the substrate holder holds the substrate.
前記保護電極は、前記基板ホルダが前記基板を保持した際に、前記基板のエッジからの距離が所定の距離以下となるように周状に配置されている、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
The substrate holder, wherein the protective electrodes are circumferentially arranged such that a distance from an edge of the substrate is equal to or less than a predetermined distance when the substrate holder holds the substrate.
前記液体は、１０００μＳ／ｃｍ以下の電導度を有する液体である、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
The substrate holder, wherein the liquid has a conductivity of 1000 μS/cm or less.
前記液体は、純水、若しくは脱気又は不活性ガス置換された純水である、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
The substrate holder, wherein the liquid is pure water, or pure water that has been degassed or replaced with an inert gas.
前記保護電極が検出器として機能し、
前記検出器は、前記内部空間に前記液体が導入された状態で、前記コンタクト又は前記コンタクトに電気的に導通された配線と前記電極との間に流れる電流を監視することにより、前記内部空間へのめっき液のリークを検出可能に構成されている、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
the guard electrode functions as a detector,
The detector monitors the current flowing between the contact or a wiring electrically connected to the contact and the electrode in a state in which the liquid is introduced into the internal space. A substrate holder configured to detect leakage of the plating solution of the substrate.
前記基板ホルダは、前記基板を水平方向の姿勢で保持する横型めっきモジュール用、又は、前記基板を鉛直方向の姿勢で保持する縦型めっきモジュール用である、基板ホルダ。 9. The substrate holder according to any one of claims 1 to 8,
The substrate holder is for a horizontal plating module that holds the substrate in a horizontal orientation, or for a vertical plating module that holds the substrate in a vertical orientation.
請求項１から８の何れかに記載の基板ホルダと、
前記基板ホルダの前記内部空間に液体を供給する液体供給モジュールと、
前記基板ホルダに保持された前記基板をめっき液に接触させて前記基板をめっきするめっきモジュールと、
を備えるめっき装置。 A plating apparatus,
a substrate holder according to any one of claims 1 to 8;
a liquid supply module that supplies liquid to the internal space of the substrate holder;
a plating module for plating the substrate by bringing the substrate held by the substrate holder into contact with a plating solution;
plating equipment.
前記液体供給モジュールは、前記基板ホルダの前記内部空間を洗浄し、前記内部空間内の前記液体を置換する洗浄ノズルを有する、めっき装置。 In the plating apparatus according to claim 15,
The plating apparatus, wherein the liquid supply module has a cleaning nozzle that cleans the internal space of the substrate holder and replaces the liquid in the internal space.
前記基板をプリウェット処理するプリウェットモジュールを更に備え、
前記めっきモジュールは、濡れた状態の前記基板を前記基板ホルダに保持させる、めっき装置。 In the plating apparatus according to claim 15,
further comprising a pre-wet module for pre-wetting the substrate;
The plating apparatus, wherein the plating module causes the substrate holder to hold the substrate in a wet state.
前記基板の表面に形成されたシード層に接触して給電するためのコンタクトに対して高電位側にバイアスされるか、又は、前記基板のシード層よりも低い自然電位を有する材料を有し前記シード層に直接又は導電体を介して電気的に接続される保護電極を備える基板ホルダを準備すること、
前記基板の外周部を外部からシールした状態で収容する前記基板ホルダの内部空間に液体を導入し、前記内部空間において、前記液体で、前記保護電極の一部、並びに、前記基板ホルダのコンタクトと前記基板のシード層との接触箇所を少なくとも覆うこと、
前記基板ホルダの前記内部空間に液体が導入された状態で、前記基板ホルダに保持された前記基板をめっきすること、
を含む、方法。 A method for plating a substrate, comprising:
It is biased to a high potential side with respect to a contact for contacting and supplying power to a seed layer formed on the surface of the substrate, or has a material having a natural potential lower than that of the seed layer of the substrate. preparing a substrate holder comprising a guard electrode electrically connected to the seed layer directly or via a conductor;
A liquid is introduced into an internal space of the substrate holder that accommodates the outer peripheral portion of the substrate in a state of being sealed from the outside, and in the internal space, the liquid forms a part of the protective electrode and a contact of the substrate holder. covering at least the contact points of the substrate with the seed layer;
plating the substrate held by the substrate holder while the liquid is introduced into the internal space of the substrate holder;
A method, including
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