特許 7192132 基板ホルダ、めっき装置、及びめっき装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】基板ホルダ、めっき装置、及びめっき装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 17/06 20060101AFI20221212BHJP

【ＦＩ】

C25D17/06 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021539016

(86)(22)【出願日】2021-03-03

(86)【国際出願番号】 JP2021008102

【審査請求日】2021-07-02

【審判番号】

【審判請求日】2022-02-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100117640

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 達己

(72)【発明者】

【氏名】増田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】樋渡 良輔

(72)【発明者】

【氏名】下山 正

【合議体】

【審判長】粟野 正明

【審判官】佐藤 陽一

【審判官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－７９５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９４４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C25D 17/06

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

めっき装置において直径３００ｍｍの大きさの基板を保持する基板ホルダであって、
前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、
前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、
を備え、
前記第２開口の開口径と前記第１開口の開口径との比である開口径比は、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にあり、
前記シールの高さと前記シールリングホルダの高さを合わせた土手の高さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であり、かつ前記シールリングホルダの高さが前記シールの高さより大きい、
基板ホルダ。

【請求項2】

請求項１に記載の基板ホルダにおいて、
前記開口径比は、９９．４２％以上かつ９９．５９％以下の範囲にある、基板ホルダ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の基板ホルダにおいて、
前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に第１テーパを有し、前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている、基板ホルダ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の基板ホルダにおいて、
前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールに近い側に第２テーパを有し、前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている、基板ホルダ。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の基板ホルダにおいて、
前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に第１テーパを有すると共に、前記シールに近い側に第２テーパを有し、
前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられており、
前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている、基板ホルダ。

【請求項6】

めっき装置において直径３００ｍｍの大きさの基板を保持する基板ホルダであって、
前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、
前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、
を備え、
前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に設けられる第１テーパ及び前記シールに近い側に設けられる第２テーパを有し、
前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の開口径が大きくなるように設けられており、
前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の開口径が大きくなるように設けられ、
前記第２開口の開口径と前記第１開口の開口径との比である開口径比は、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にあり、
前記シールの高さと前記シールリングホルダの高さを合わせた土手の高さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であり、かつ前記シールリングホルダの高さが前記シールの高さより大きい、
基板ホルダ。

【請求項7】

請求項１から６の何れかに記載の基板ホルダにおいて、
基板の被めっき面を下方に向けて保持する、基板ホルダ。

【請求項8】

請求項１から６の何れかに記載の基板ホルダにおいて、
めっきモジュールにおいて基板の被めっき面を立てた状態で保持する、基板ホルダ。

【請求項9】

請求項１から８の何れかに記載の基板ホルダと、
前記基板ホルダが配置されるめっき槽と、
を備えるめっき装置。

【請求項10】

直径３００ｍｍの大きさの基板を保持する基板ホルダを備えるめっき装置を製造する方法であって、
第１開口を有し前記基板の外周部を密閉するシールと、第２開口を有し前記シールを押さえるシールリングホルダとを組み立てる工程を有し、
前記工程において、前記シールリングホルダの前記第２開口の開口径と、前記シールの前記第１開口の開口径との比である開口径比が、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にあるように、並びに、前記シールの高さと前記シールリングホルダの高さを合わせた土手の高さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であり、かつ前記シールリングホルダの高さが前記シールの高さより大きくなるように、前記シールリングホルダ及び前記シールを選択する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板ホルダ、めっき装置、及びめっき装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

めっき装置の一例としてカップ式の電解めっき装置が知られている。カップ式の電解めっき装置は、被めっき面を下方に向けて基板ホルダに保持された基板（例えば半導体ウェハ）をめっき液に浸漬させ、基板とアノードとの間に電圧を印加することによって、基板の表面に導電膜（めっき膜）を析出させる。このようなめっき装置では、めっき時に、基板の被めっき面に向かう電気力線（電場）の密度がめっき膜厚の均一性に影響を与えることが分かっている。米国特許第６，１９３，８５９号明細書（特許文献１）には、基板ホルダにおいて、基板への給電用のコンタクトを保護するシールを保持するシールホルダの下方にフランジを設け、フランジの開口径を変化させることで、基板縁部におけるめっき膜厚を調整することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第６，１９３，８５９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１では、基板ホルダのシール及びシールホルダの構成がめっき膜厚の均一性に与える影響については、何ら議論されていない。基板ホルダのシール及びシールホルダは、基板の被めっき面をめっき液に露出させるために開口を有する環状の部材として設けられる。一般的に、シールホルダがシールを適切に押さえることができるように、シールホルダの開口径の方がシールの開口径よりも小さく構成される。このシールとシールホルダとの開口径の差は、基板の被めっき面への電気力線（電場）の密度に影響を与え、ひいては、めっき膜厚の均一性に影響を与える虞がある。

【0005】

本発明の目的の１つは、めっき膜厚の均一性を向上させることが可能な基板ホルダのシール及びシールホルダの構成を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面によれば、 めっき装置において基板の被めっき面を下方に向けて保持する基板ホルダであって、 前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、 前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、を備え、 前記第２開口の開口径と前記第１開口の開口径との比である開口径比は、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にある、基板ホルダが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態のめっき装置の全体構成を示す斜視図である。

【図2】本実施形態のめっき装置の全体構成を示す平面図である。

【図3】本実施形態に係るめっきモジュールの一例を示す概略図である。

【図4】本実施形態の基板ホルダの構成を示す概略図である。

【図5】基板近傍の電気力線を説明する説明図である。

【図6】めっき膜厚の面内均一性のシミュレーション結果例である。

【図7】シミュレーション結果例におけるＳＲＨとシールの開口径の比を示す表である。

【図8】面内均一性の計算方法を説明する説明図である。

【図9】めっき膜厚のシミュレーション結果例である。

【図10A】変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。

【図10B】変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。

【図10C】変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。以下で説明する図面において、同一の又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。

【0009】

図１は、本実施形態のめっき装置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の全体構成を示す平面図である。図１、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、および、制御モジュール８００を備える。

【0010】

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納された基板を搬入したり、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の数およ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、および搬送装置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および搬送装置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、図示していない仮置き台を介して基板の受け渡しを行うことができる。

【0011】

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の数およ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の数および配置は任意である。

【0012】

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など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の数およ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の数および配置は任意である。

【0013】

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の数およ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の数およ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。制御モジュール８００は、揮発性及び／又は不揮発性のメモリを備えるか、又はそのようなメモリと通信可能に構成される。制御モジュール８００は、めっき装置の各部を制御するためのプログラム、パラメータ等を保存する不揮発性の記憶媒体を備えるか、又はそのような記憶媒体と通信可能に構成される。

【0014】

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にカセットに収納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。

【0015】

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。

【0016】

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から基板を収納したカセットが搬出される。

【0017】

図３は、本実施形態に係るめっきモジュールの一例を示す概略図である。同図に示すように、本実施形態に係るめっきモジュール４００は、いわゆるフェースダウン式又はカップ式のめっきモジュールである。めっき液は、例えば、硫酸銅溶液であり、めっき膜は銅の膜とすることができる。但し、めっき膜はめっき可能な任意の金属としてよく、めっき液はめっき膜の種類に応じて選択することができる。

【0018】

めっきモジュール４００は、めっき槽４０１と、基板保持具としての基板ホルダ４０３と、めっき液貯留槽４０４と、を備える。基板ホルダ４０３は、ウェハ等の基板４０２を、その被めっき面を下向きにして保持するように構成される。めっきモジュール４００は、基板ホルダ４０３を周方向に回転させるモータ４１１を有する。モータ４１１は、図示しない電源から電力の供給を受ける。モータ４１１は、制御モジュール８００により制御され、基板ホルダ４０３、及び基板ホルダ４０３に保持された基板４０２を回転させる。言い換えれば、制御モジュール８００は、モータ４１１の回転を制御することにより、基板４０２の単位時間当たりの回転数（周波数、回転速度とも称す）を制御する。基板４０２を回転させることにより、基板面近傍にめっき液の液流れを形成し、十分な量のイオンを基板４０２に均一に供給する。めっき槽４０１には、基板４０２と対向するようにアノード４１０が配置される。アノード４１０には、アノード４１０の露出領域を調整するアノードマスク（図示略）が設けられてもよい。

【0019】

めっきモジュール４００は、さらに、めっき液受槽４０８を有する。めっき液貯留槽４０４内のめっき液は、ポンプ４０５により、フィルタ４０６及びめっき液供給管４０７を通じてめっき槽４０１の底部からめっき槽４０１内に供給される。めっき槽４０１から溢れためっき液はめっき液受槽４０８に受け取られ、めっき液貯留槽４０４に戻る。

【0020】

めっきモジュール４００は、さらに基板４０２とアノード４１０とに接続された電源４０９を有する。モータ４１１が基板ホルダ４０３を回転させながら、電源４０９が基板４０２とアノード４１０との間に所定の電圧（直流電圧、パルス電圧）を印加することにより、アノード４１０と基板４０２との間にめっき電流が流れ、基板４０２の被めっき面にめっき膜が形成される。

【0021】

更に、基板４０２とアノード４１０の間には、複数の孔が設けられた電場調整用のプレート（抵抗体）１０が配置される。複数の孔は、プレート１０の表面と裏面との間を貫通し、めっき液及びめっき液中のイオンを通過させる経路を構成する。複数の孔による開口密度を調整することで、プレート１０の抵抗値（イオンの流れ又はめっき電流に対する抵抗値）を調整することができる。

【0022】

基板４０２とプレート１０との間には、パドル４１２が配置される。パドル４１２は、駆動機構４１３により駆動され、基板４０２と平行に（略水平方向に）往復運動することによりめっき液を攪拌し、基板４０２の表面に更に強い液流れを形成することで、十分な量のイオンを基板４０２に均一に供給する。駆動機構４１３は、図示しない電源から電力の供給を受けるモータ４１３ａと、モータ４１３ａの回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転直動変換機構４１３ｂと、回転直動変換機構４１３ｂ及びパドル４１２に連結され、回転直動変換機構４１３ｂの動力をパドル４１２に伝達するシャフト４１３ｃとを有する。制御モジュール８００は、モータ４１３ａの回転を制御することにより、パドル４１２の往復運動の速度（運動速度とも称す）を制御する。

【0023】

図４は、本実施形態の基板ホルダの構成を示す概略図である。基板ホルダ４０３は、基板４０２の外周部に接触して給電するためのコンタクト（図示略）と、コンタクトを密閉する環状の部材であるシール４２１と、シール４２１を保持するシールホルダの一例としてのシールリングホルダ（ＳＲＨ）４２２と、を備えている。シール４２１は、基板４０２の外周部ないし外周部の内側に接触して、基板４０２の外周部を密閉することにより、コンタクトと基板４０２との間の接点にめっき液が侵入することを防止する。シール４２１が基板４０２に接触し、ＳＲＨ４２２が基板４０２に向かってシール４２１を押さえることにより、コンタクト側にめっき液が侵入しないように構成されている。シール４２１は、基板４０２の被めっき面を露出させるために、開口径Φｓｅａｌを有する開口４３１を有する。ＳＲＨ４２２は、基板４０２の被めっき面を露出させるために、開口径Φｓｒｈを有する開口４３２を有する。図４に示すように、ＳＲＨ４２２がシール４２１を押さえることができるように、ＳＲＨ４２２の開口径Φｓｒｈは、シール４２１の開口径Φｓｅａｌよりも小さく形成されている（Φｓｒｈ＜Φｓｅａｌ）。

【0024】

図５は、基板近傍の電気力線を説明する説明図である。基板４０２とアノード４１０との間に印加される電圧により、電気力線（電場）は、アノード４１０から基板４０２に向かう。図４及び図５から分かるように、ＳＲＨ４２２の開口径Φｓｒｈとシール４２１の開口径Φｓｅａｌとの差により、矢印で示す電気力線（電場）は、ＳＲＨ４２２の開口４３２で絞られ、シール４２１の開口４３１で広げられる。そこで、出願人は、シール開口径Φｓｅａｌ及びＳＲＨ開口径Φｓｒｈの関係を制御することにより、基板表面のめっき膜厚の面内均一性を制御した。つまり、ＳＲＨ４２２による電場の絞りと、シール４２１による電場の拡散とのバランスにより、基板表面のめっき膜厚の面内均一性を向上させることができることを見出し、めっき膜厚分布が均一になる最適な開口径Φｓｒｈ、Φｓｅａｌの関係（後述の開口径比＝Φｓｒｈ／Φｓｅａｌの範囲）を決定した。

【0025】

また、図５に示すように、シール開口径及びＳＲＨ開口径に加えて、シールの高さＨｓｅａｌおよびＳＲＨの高さＨｓｒｈも、電気力線（電場）に影響を与えると考えられる。そこで、シール４２１及びＳＲＨ４２２からなる土手の高さＨｂａｎｋ＝Ｈｓｅａｌ＋Ｈｓｒｈを定義し、土手の高さＨｂａｎｋが電場に与える影響も検証した。基板４０２の表面に強いめっき液の流れを形成するには、基板４０２とパドル４１２との距離を可能な限り近づけることが望ましい。そのためには、パドル４１２と土手とが衝突しないよう、土手の高さは低くしておく必要がある。一方、シール４２１を基板４０２に押し付けてめっき液の侵入を防ぐＳＲＨ４２２の機能を考えると、ＳＲＨ４２２は、シール４２１が圧縮されたことによる反力に十分耐えうる機械強度を持つことが求められ、ある程度の厚み（土手高さ）が必要となる。両者のバランスを考慮すると、土手の高さは、２．０ｍｍ≦Ｈｂａｎｋ≦３．０ｍｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは２．５ｍｍ程度である。

【0026】

図６は、めっき膜厚の面内均一性のシミュレーション結果例である。このシミュレーションは、市販又は専用のめっき解析ソフト／プログラムを使用して実施することができる。シミュレーションの解析条件（モデル）としては、めっきモジュールのモジュール構造（シール及びＳＲＨの材質、形状、寸法、及び／又は配置を含む）、印加電圧、めっき液の種類を含むパラメータを設定する。解析ソフトは、例えば、COMSOL Multiphysics（登録商標）を用いることができる。このシミュレーションでは、ＳＲＨ開口径Φｓｒｈ及びシール開口径Φｓｅａｌの大きさの組み合わせを変えて、直径３００ｍｍの円形のウェハに対して、電解めっきを施した結果得られためっき膜厚分布（図９）を算出し、このめっき膜厚分布から面内均一性Ｕを算出した。土手の高さＨｂａｎｋは、２．５ｍｍ（シール高さＨｓｅａｌ＝１ｍｍ、ＳＲＨ高さＨｓｒｈ＝１．５ｍｍ）とした。シール高さは、シール４２１を保持したＳＲＨ４２２を基板ホルダ本体にねじ止め等により固定して、基板４０２に押し付けてシール４２１をつぶしたときのシール４２１高さとする。なお、これらの数値は、設計値であり、シール４２１からの反力によるＳＲＨ４２２の変形、及び／又は、シール４２１、ＳＲＨ４２２の寸法公差等により、実際の基板ホルダにおける数値には若干のずれを生じ得ることに留意されたい。図６（Ａ）は、ＳＲＨ開口径及びシール開口径の大きさの組み合わせを変えて、シード層が膜厚３００ｎｍのＣｕ層である直径３００ｍｍのウェハをめっきした場合の面内均一性Ｕのシミュレーション結果である。図６（Ｂ）は、ＳＲＨ開口径及びシール開口径の大きさの組み合わせを変えて、シード層が膜厚５０ｎｍのＣｕ層である直径３００ｍｍのウェハをめっきした場合の面内均一性Ｕのシミュレーション結果である。

【0027】

図８は、面内均一性の計算方法を説明する説明図である。図中、横軸は基板の半径方向の位置を示し、縦軸はめっき膜厚を示す。縦軸のめっき膜厚は、基板全体の平均膜厚で正規化して表示している。基板全体の平均膜厚は、基板面内に膜厚の測定点（サンプリング点）を任意の点数設定した場合の膜厚の平均値としてもよい。同図中、Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ、Ｔａｖｇは、それぞれ、基板面内に膜厚の測定点（サンプリング点）を任意の点数設定した場合のめっき膜厚の最大値、めっき膜厚の最小値、めっき膜厚の平均値である。本実施形態では、以下の式（１）を用いて、めっき膜厚の面内均一性Ｕを算出した。面内均一性Ｕの値は、めっき膜厚の均一性が高いほど小さい値となり、理想的な場合（基板全体でめっき膜厚が完全に同一の場合）のめっき膜厚の均一性はＵ＝０％である。
Ｕ［％］＝（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）／２／Ｔａｖｇ＊１００・・・（１）

【0028】

図９は、めっき膜厚のシミュレーション結果例である。図中、横軸は基板の半径方向の位置を示し、縦軸はめっき膜厚を示す。縦軸のめっき膜厚は、基板全体の平均膜厚で正規化して表示している。基板全体の平均膜厚は、基板面内に膜厚の測定点（シミュレーション点）を任意の点数設定した場合の膜厚の平均値としてもよい。同図では、図６のシミュレーション結果例の一部に対応する膜厚分布のシミュレーション結果を示す。図９（Ａ）は、Ｃｕシード層膜厚３００ｎｍの直径３００ｍｍのウェハにおいて、シール開口径Φｓｅａｌ＝２９５．２ｍｍ、ＳＲＨ開口径Φｓｒｈ＝２９３．８ｍｍとした場合のめっき膜厚のシミュレーション結果例を示す。このとき、面内均一性Ｕ＝０．５６％である。図９（Ｂ）は、Ｃｕシード層膜厚３００ｎｍの直径３００ｍｍのウェハにおいて、シール開口径Φｓｅａｌ＝２９４．８ｍｍ、ＳＲＨ開口径Φｓｒｈ＝２９４．５ｍｍとした場合のめっき膜厚のシミュレーション結果例を示す。このとき、面内均一性Ｕ＝１．８４％である。図９（Ｃ）は、膜厚３００ｎｍのＣｕシード層である直径３００ｍｍのウェハにおいて、シール開口径Φｓｅａｌ＝２９５．３ｍｍ、ＳＲＨ開口径Φｓｒｈ＝２９３．３ｍｍとした場合のめっき膜厚のシミュレーション結果例を示す。このとき、面内均一性Ｕ＝１．７０％である。図９のシミュレーション結果例から、シール開口径とＳＲＨ開口径の大きさの組み合わせにより、基板上のめっき膜厚分布が変化し、特に基板外周部のめっき膜厚分布が大きく変化することが分かる。

【0029】

シール開口径ΦｓｅａｌとＳＲＨ開口径Φｓｒｈの各組合せについて、図９に例示するようなめっき膜厚分布をシミュレーションにより取得し、図８及び上記に示す式（１）により面内均一性Ｕを算出した結果を、図６に示す。図６から分かるように、シール開口径とＳＲＨ開口径の大きさの組み合わせを変えることにより、めっき膜厚の均一性（面内均一性Ｕ）が変化することが分かる。この例では、所望の面内均一性の条件を面内均一性Ｕ≦１．５％とし、面内均一性Ｕ≦１．５％を満たすＳＲＨ開口径Φｓｒｈとシール開口径Φｓｅａｌとの組み合わせについて、式（２）に示す開口径比Ｒを算出した。ここで、本実施形態では、上述の通り、Φｓｒｈ＜Φｓｅａｌとするので、開口径比はＲ＜１となる。
開口径比Ｒ＝Φｓｒｈ／Φｓｅａｌ×１００［％］・・・（２）

【0030】

図７は、図６のシミュレーション結果例におけるＳＲＨとシールの開口径の比を示す表である。同図中、各欄の数値は、ＳＲＨ開口径とシール開口径の各組み合わせに対応する開口径比Ｒを示す。同図では、面内均一性Ｕ≦１．５％を満たさない、ＳＲＨ開口径とシール開口径の各組み合わせに対応する開口径比Ｒもあわせて示している。グレー背景欄は、面内均一性Ｕ≦１．５％を満たさない開口径比、並びにシール開口径とＳＲＨ開口径の組み合わせを示す。グレー背景以外の欄は、面内均一性Ｕ≦１．５％を満たす開口径比、並びにシール開口径とＳＲＨ開口径の組み合わせを示す。図７（Ａ）の各欄は、図６（Ａ）の各欄に対応している。図７（Ｂ）の各欄は、図６（Ｂ）の各欄に対応している。図７から、面内均一性Ｕ≦１．５％を満たす開口径比の範囲は、［９９．３２％≦開口径比Ｒ≦９９．８０％］であり、より好ましくは［９９．４２％≦開口径比Ｒ≦９９．５９％］であることが好ましい。従って、開口径比Ｒが上記範囲を満たすように、シール開口径ΦｓｅａｌおよびＳＲＨ開口径Φｓｒｈを選択することにより、所望の面内均一性Ｕ≦１．５％を達成することができる。

【0031】

基板保持する基板ホルダ４０３を備えるめっき装置１０００（めっきモジュール４００）を製造する方法において、 シール開口４３１を有し基板の外周部を密閉するシール４２１と、ＳＲＨ開口４３２を有しシール４２１を押さえるＳＲＨ４２２とを組み立てる工程で、ＳＲＨ開口４３２の開口径Φｓｒｈの大きさが、シール開口４３１の開口径Φｓｅａｌの大きさの９９．３２％以上かつ９９．８０％以下（より好ましくは９９．４２％以上かつ９９．５９％以下）の範囲にあるように、ＳＲＨ４２２及びシール４２１を選択することにより、所望の面内均一性Ｕ≦１．５％のめっき膜厚分布を達成することができる。

【0032】

図１０Ａは、変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。この例では、ＳＲＨ４２２の開口４３２の下方側／開口端側（シール４２１、基板４０２とは反対側）の開口縁に、下方ほど開口４３２の直径が大きくなるテーパ４２３を設ける。テーパ４２３を開口端側テーパとも称する。このようなテーパ４２３を設けた場合、基板ホルダ４０３のめっき液への接触時に基板４０２の表面の気泡を追い出しやすくなる。なお、この構成では、上記で言及したＳＲＨの開口径Φｓｒｈは、ＳＲＨ４２２の開口４３２の最も狭い部分の直径とする。

【0033】

図１０Ｂは、他の変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。この例では、ＳＲＨ４２２の上方側（シール４２１、基板４０２に近い側）に、上方ほど開口４３２の直径が大きくなるテーパ４２４を設けた。テーパ４２４をシール側テーパとも称する。シール４２１側に拡径するテーパ４２４があるため、めっき後に、ＳＲＨ４２２とシール４２１の開口径の差に起因する段差に、めっき液が溜まらないようにすることができる。なお、この構成では、上記で言及したＳＲＨの開口径Φｓｒｈは、ＳＲＨ４２２の開口４３２の最も狭い部分の直径とする。

【0034】

図１０Ｃは、更に他の変形例に係る基板ホルダの構成を示す概略図である。この例では、ＳＲＨ４２２にテーパ４２３及びテーパ４２４の両方が設けられる。この場合、上記２つの例の作用効果の両方を得ることができる。即ち、基板ホルダ４０３のめっき液への接触時に基板４０２の表面の気泡を追い出しやすくなると共に、めっき後に、ＳＲＨ４２２とシール４２１の開口径の差に起因する段差に、めっき液が溜まらないようにすることができる。なお、この構成では、上記で言及したＳＲＨの開口径Φｓｒｈは、ＳＲＨ４２２の開口４３２の最も狭い部分の直径とする。

【0035】

（他の実施形態）
上記実施形態では、基板の被めっき面を下方に向けて保持する。この形態によれば、いわゆるフェースダウン式又はカップ式のめっきモジュールを例に挙げて説明したが、めっきモジュールにおいて、基板の被めっき面を鉛直方向に立てた状態で保持する基板ホルダを用いてめっきする、いわゆるディップ式のめっきモジュールに対して、上記実施形態を適用してもよい。

【0036】

上述した実施形態には、少なくとも以下の実施形態が含まれる。
一実施形態によれば、めっき装置において基板を保持する基板ホルダであって、 前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、 前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、を備え、 前記第２開口の開口径と前記第１開口の開口径との比である開口径比は、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にある、基板ホルダが提供される。言い換えれば、前記第２開口の開口径の大きさは、前記第１開口の開口径の大きさの９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にある。シール及びＳＲＨからなる土手の高さは、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、好ましくは約２．５ｍｍとすることができる。開口径は、開口の最も狭い部分の直径とする。開口径比は、第２開口の開口径Φｓｒｈと第１開口の開口径Φｓｅａｌの比をパーセント表記したものであり、式（２）により算出される。
開口径比Ｒ＝Φｓｒｈ／Φｓｅａｌ×１００［％］・・・（２）

【0037】

この実施形態によれば、シールリングホルダ（ＳＲＨ）とシールの開口径比を適切な範囲に制御することにより、ＳＲＨによる電場の絞りと、シールによる電場の拡散とを良好にバランスさせて、基板上にめっきされるめっき膜厚の均一性を向上させることができる。特に、基板外周部のめっき膜厚のばらつきを抑制する効果がある。また、ＳＲＨの前面に電場調整用の部品を別途設けることなく、基板上にめっきされるめっき膜厚の均一性を向上させることができる。

【0038】

一実施形態によれば、 前記開口径比は、９９．４２％以上かつ９９．５９％以下の範囲にある。

【0039】

ＳＲＨとシールの開口径比を上記範囲に更に限定することにより、更に確実にめっき膜厚の均一性を向上させることができる。

【0040】

一実施形態によれば、 前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に第１テーパを有し、前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている。

【0041】

このような第１テーパを設けた場合、基板ホルダのめっき液への接触時に基板の表面の気泡を追い出しやすくなり、基板に対してめっき液を均一に接触させることができる。この結果、めっき膜厚の面内均一性を更に向上し得る。

【0042】

一実施形態によれば、 前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールに近い側に第２テーパを有し、前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている。

【0043】

シール側に拡径する第２テーパがあるため、めっき後にＳＲＨとシールの開口径の差に起因する段差に、めっき液が溜まらないようにすることができる。前記段差にめっき液が溜まった場合、（Ａ）基板１枚めっきする毎のめっき液持ち出し量が多くなる。めっき液の持ち出しの分だけ、めっき液を補充する必要があり、装置のランニングコストの増大につながる。また、（Ｂ）めっき後にウェハを洗浄する際に必要な水の量、時間が大きくなる。水の使用量は装置のランニングコストの増大につながる。また、洗浄時間が長くなると、単位時間あたりに処理できる基板の枚数（すなわち装置の生産性性能、スループット）に影響する。前記段差にめっき液が溜まらないようにすることで、装置のランニングコストを低減し得る、及び／又は、スループットを向上し得るという作用効果を奏する。

【0044】

一実施形態によれば、 前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に第１テーパを有すると共に、前記シールに近い側に第２テーパを有し、 前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられており、 前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている。

【0045】

この実施形態によれば、上述した第１テーパによる作用効果及び第２テーパによる作用効果の両方を奏することができる。

【0046】

一実施形態によれば、 めっき装置において基板を保持する基板ホルダであって、 前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、 前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、を備え、 前記シールリングホルダの前記第２開口は、前記シールから遠い側に設けられる第１テーパ及び／又は前記シールに近い側に設けられる第２テーパを有し、 前記第１テーパは、前記シールから離れるほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられており、 前記第２テーパは、前記シールに近づくほど前記第２開口の直径が大きくなるように設けられている、基板ホルダが提供される。

【0047】

この形態によれば、上述した第１テーパによる作用効果及び／又は第２テーパによる作用効果を奏することができる。

【0048】

一実施形態によれば、 上記実施形態の何れかに記載の基板ホルダにおいて、 基板の被めっき面を下方に向けて保持する。この形態によれば、いわゆるフェースダウン式又はカップ式のめっき装置において、上述した作用効果を奏することができる。

【0049】

一実施形態によれば、 上記実施形態の何れかに記載の基板ホルダにおいて、めっきモジュールにおいて基板の被めっき面を立てた状態で保持する。この形態によれば、基板を立てた状態でめっき液に浸漬させてめっきする、いわゆるディップ式のめっき装置において、上述した作用効果を奏することができる。

【0050】

一実施形態によれば、 上記実施形態の何れかに記載の基板ホルダと、 前記基板ホルダが配置されるめっき槽と、を備えるめっき装置が提供される。

【0051】

この形態によれば、上述した作用効果を奏するめっき装置を提供することができる。

【0052】

一実施形態によれば、 基板を保持する基板ホルダを備えるめっき装置を製造する方法であって、 第１開口を有し前記基板の外周部を密閉するシールと、第２開口を有し前記シールを押さえるシールリングホルダとを組み立てる工程を有し、 前記工程において、前記シールリングホルダの前記第２開口の開口径と、前記シールの前記第１開口の開口径との比である開口径比が、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にあるように、前記シールリングホルダ及び前記シールを選択する、方法が提供される。

【0053】

この実施形態によれば、シールリングホルダ（ＳＲＨ）とシールの開口径比を適切な範囲に制御することにより、基板上にめっきされるめっき膜厚の均一性を向上させることができる。

【0054】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述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、本発明にはその等価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、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。米国特許第６，１９３，８５９号明細書（特許文献１）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。

【符号の説明】

【0055】

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
３００ プリソークモジュール
４００ めっきモジュール
４０１ めっき槽
４０２ 基板
４０３ 基板ホルダ
４０４ めっき液貯留槽
４０５ ポンプ
４０６ フィルタ
４０７ めっき液供給管
４０８ めっき液受槽
４０９ 電源
４１０ アノード
４１１ モータ
４１２ パドル
４１３ 駆動機構
４１３ａ モータ
４１３ｂ 回転直動変換機構
４１３ｃ シャフト
４２１ シール
４２２ シールリングホルダ（ＳＲＨ）
４３１ シール開口
４３２ ＳＲＨ開口
４２３ 開口端側テーパ
４２４ シール側テーパ
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
１０００ めっき装置

【要約】

めっき装置において基板を保持する基板ホルダであって、 前記基板の外周部を密閉するシールであって、前記基板の被めっき面を露出する第１開口を有するシールと、 前記シールを押さえるシールリングホルダであって、前記基板の被めっき面を露出する第２開口を有するシールリングホルダと、を備え、 前記第２開口の開口径と前記第１開口の開口径との比である開口径比は、９９．３２％以上かつ９９．８０％以下の範囲にある、基板ホルダ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】