JP6545585B2 - 基板ホルダおよびめっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハなどの基板の表面をめっきするめっき装置に使用される基板ホルダに関し、さらにそのような基板ホルダを備えためっき装置に関する。

めっき装置は、めっき液に浸漬されたアノードとウェハとの間に電流を流すことにより、ウェハの表面に導電材料を堆積させる装置である。ウェハのめっき中、ウェハは基板ホルダに保持され、ウェハは基板ホルダとともにめっき液に浸漬される。ウェハは基板ホルダを介して電源に接続され、アノードはアノードホルダを介して電源に接続される。基板ホルダは、ウェハの周縁部に接触する複数の電気接点を有しており、これらの電気接点を介してウェハと基板ホルダとが電気的に接続される。ウェハとアノードとの間に電圧が印加されると、アノードからめっき液を通じてウェハに電流が流れ、ウェハの表面に導電材料が堆積する。

導電材料をウェハ表面に均一に堆積させるためには、ウェハとアノードとの間に形成される電場を適切に制御することが必要である。かかる観点から、ウェハとアノードとの間には、レギュレーションプレート（電場遮蔽板）が配置されている。レギュレーションプレートは、ウェハの直径よりも小さな直径の丸穴を有しており、アノードからウェハに流れる電流が丸穴のみを通過させることにより、電場を制限する。

しかしながら、このようなレギュレーションプレートを設けても、ウェハの周縁部には他の部位に比べて導電材料が多く堆積する。これは、基板ホルダの電気接点がウェハの周縁部に接触するからである。このような不均一な導電材料の堆積は、デバイス製品の歩留まりを低下させてしまう。したがって、ウェハの全面に導電材料を均一に堆積させることができる技術が要請されている。

加えて、ウェハの汚染を生じさせない、改善された基板ホルダへの要請がある。基板ホルダは、ベース部材と保持部材との間にウェハを挟むように構成されている。基板ホルダがウェハを着脱自在に保持できるように、保持部材はロック機構によってベース部材にロックおよびアンロックされる。しかしながら、ロック機構は、必然的に摺動部材を有するために、摺動部材同士の接触面からパーティクルが発生することがある。ウェハのめっき後に基板ホルダをめっき液から引き上げるとき、このようなパーティクルを含むめっき液は、基板ホルダから流れ落ちてウェハのめっきされた表面に付着し、ウェハを汚染することがある。

さらに、基板ホルダは、通常、めっき液に対して高い耐腐食性を持つチタンなどの金属からなる構成部品を含んでいる。このような金属からなる構成部品は、めっき液との反応により副生成物を発生することがある。ウェハのめっき後に基板ホルダをめっき液から引き上げるとき、このような副生成物を含むめっき液は、基板ホルダから流れ落ちてウェハのめっきされた表面に付着し、ウェハを汚染することがある。そこで、このようなウェハのめっき面の汚染を防止することができる改善された基板ホルダが要請されている。

本発明は、ウェハなどの基板の全面に導電材料を均一に堆積させることができ、しかもめっき液に含まれるパーティクルや副生成物などの異物による基板のめっき面の汚染を防止することができる基板ホルダ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に、本発明の一態様は、基板を保持する基板ホルダであって、基板の周縁部に接触するシールリングと、前記シールリングを支持する支持リングと、前記シールリングを前記支持リングに押し付ける固定リングとを備え、前記固定リングは、テーパー面からなる内周面および外周面を有する環状部と、前記環状部に接続されたシールリング押え部と、前記シールリング押え部から半径方向内方に突出するレギュレーションリングとを有し、前記外周面は、前記基板ホルダが鉛直姿勢にあるときに前記基板ホルダの内側に向かって下方に傾斜しており、前記レギュレーションリングは、前記シールリングの内径よりも小さい内径を有することを特徴とする基板ホルダである。

本発明の他の態様は、めっき液を内部に保持するためのめっき槽と、基板を保持する基板ホルダと、前記めっき槽内に配置されたアノードと、前記アノードと前記基板ホルダに保持された前記基板との間に電圧を印加する電源とを備え、前記基板ホルダは、基板の周縁部に接触するシールリングと、前記シールリングを支持する支持リングと、前記シールリングを前記支持リングに押し付ける固定リングとを備え、前記固定リングは、テーパー面からなる内周面および外周面を有する環状部と、前記環状部に接続されたシールリング押え部と、前記シールリング押え部から半径方向内方に突出するレギュレーションリングとを有し、前記外周面は、前記基板ホルダが鉛直姿勢にあるときに前記基板ホルダの内側に向かって下方に傾斜しており、前記レギュレーションリングは、前記シールリングの内径よりも小さい内径を有することを特徴とするめっき装置である。

本発明によれば、レギュレーションリングによって基板の周縁部での電場が制限されるので、基板の周縁部での導電材料の堆積量を少なくすることができる。結果として、基板の全面に導電材料を均一に堆積させることができる。

さらに、鉛直姿勢の基板ホルダをめっき液から引き上げるときに、パーティクルや副生成物などの異物を含むめっき液は固定リングのテーパー面からなる外周面に案内されて基板ホルダの内側に導かれる。めっき液は、基板に接触することなく、固定リングの外周面および支持リングの外周面上を下方に流れる。結果として、基板に接触するめっき液の量が少なくなり、基板のめっきされた表面の汚染を防止することができる。

めっき装置の一実施形態を示す模式図である。 基板ホルダを示す斜視図である。 図２に示す基板ホルダの平面図である。 図２に示す基板ホルダの側面図である。 図４に示す基板ホルダの一部を示す拡大図である。 シールリングの断面図である。 鉛直姿勢の基板ホルダをめっき液から引き上げるときの基板ホルダ上のめっき液の流れを説明する図である。 従来の基板ホルダをめっき液から引き上げるときの基板ホルダ上のめっき液の流れを説明する図である。 シールリング押え部の厚さとは異なった厚さのレギュレーションリングを示す図である。 傾斜した内周面を有するレギュレーションリングを示す図である。 固定リングの他の実施形態を示す図である。 図１１のＡ−Ａ線断面図である。 固定リングのさらに他の実施形態を示す図である。 図１３のＢ−Ｂ線断面図である。 図１３に示す固定リングの一部を示す背面図である。 固定リングの背面図である。 固定リングの他の構成例を示す背面図である。 固定リングのさらに他の構成例を示す背面図である。 基板ホルダの他の実施形態を示す断面図である。 図１９に示すシールリングの断面図である。 基板ホルダのさらに他の実施形態を示す断面図である。 基板ホルダのさらに他の実施形態を示す断面図である。 図２２に示すシールリングの断面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図２３において、同一または相当する要素には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

図１は、めっき装置の一実施形態を示す模式図である。めっき装置は、めっき液を保持するためのめっき槽１を備えている。めっき槽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。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、めっき液循環ライン４の他端は貯留槽２の底部に接続されている。めっき液は、貯留槽２の側壁をオーバーフローして、オーバーフロー槽３内に流入し、めっき液循環ライン４を通って貯留槽２内に戻される。

めっき装置は、金属から構成されるアノード５と、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、基板の一例であるウェハＷを着脱自在に保持し、かつウェハＷを貯留槽２内のめっき液に浸漬させる基板ホルダ７とをさらに備えている。アノード５およびウェハＷがめっき液中で互いに対向するように、アノード５および基板ホルダ７は鉛直姿勢で配置される。

アノード５は、アノードホルダ６を介して電源１０の正極に接続され、ウェハＷは、基板ホルダ７を介して電源１０の負極に接続されている。アノード５とウェハＷとの間に電圧を印加すると、電流がアノード５からめっき液を通じてウェハＷに流れ、ウェハＷの表面に導電材料（例えば金属）が堆積される。

めっき装置は、めっき液を攪拌する攪拌パドル１１と、アノード５とウェハＷとの間に形成される電場を調整するレギュレーションプレート１２とをさらに備えている。レギュレーションプレート１２は鉛直に配置されており、めっき液中の電流の通過を許容する円形の開口部１２ａを有している。攪拌パドル１１は、基板ホルダ７に保持されたウェハＷの表面近傍に配置されている。レギュレーションプレート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はウェハＷとレギュレーションプレート１２の間に配置されている。攪拌パドル１１は、鉛直に配置されており、ウェハＷと平行に往復運動することでめっき液を攪拌し、ウェハＷのめっき中に、十分な金属イオンをウェハＷの表面に均一に供給することができる。

基板ホルダ７は、図２乃至図５に示すように、矩形平板状のベース部材２４と、このベース部材２４にヒンジ２６を介して開閉自在に取り付けられた保持部材２８とを有している。ベース部材２４および保持部材２８がウェハＷを挟むことで、基板ホルダ７はウェハＷを保持する。他の構成例として、保持部材２８をベース部材２４に対峙した位置に配置し、この保持部材２８をベース部材２４に向けて前進させ、またベース部材２４から離間させることによって保持部材２８を開閉するようにしてもよい。

保持部材２８は、基部３０と、ウェハＷの周縁部に接触するシールリング（第１シールリング）３１と、シールリング３１を支持する支持リング３３と、シールリング３１を支持リング３３に押し付ける固定リング（第１固定リング）４０とを有している。シールリング３１は、ウェハＷの周縁部に圧接して保持部材２８とウェハＷとの隙間をシールするように構成されている。

図５に示すように、固定リング４０はねじ４１によって支持リング３３に固定されている。ねじ４１は固定リング４０を貫通して支持リング３３に形成されたねじ穴にまで延びている。このねじ４１を締め付けることにより、シールリング３１は、固定リング４０と支持リング３３との間に挟まれる。

固定リング４０は、テーパー面からなる内周面４２ａおよび外周面４２ｂを有する環状部４２と、環状部４２に接続された環状のシールリング押え部４３と、シールリング押え部４３から半径方向内方に突出するレギュレーションリング４５とを有している。この固定リング４０を構成する環状部４２、シールリング押え部４３、およびレギュレーションリング４５は、同一の材料から一体に形成されている。シールリング３１は、シールリング押え部４３によって支持リング３３に押し付けられる。レギュレーションリング４５は、シールリング３１の内径よりも小さい内径を有している。

保持部材２８は、ベース部材２４に対向するシールリング（第２シールリング）５１をさらに有している。このシールリング５１は、固定リング（第２固定リング）５２により支持リング３３に押し付けられている。固定リング５２はねじ５３により支持リング３３に固定されている。シールリング５１は、ベース部材２４に圧接してベース部材２４と保持部材２８との隙間をシールするように構成されている。シールリング３１，５１は、弾性材料から構成されている。

支持リング３３には、スペーサリング５４および押えリング５６が回転自在に取り付けられている。スペーサリング５４は、支持リング３３および押えリング５６に対して相対的に回転可能であり、押えリング５６は、スペーサリング５４および支持リング３３に対して相対的に回転可能である。押えリング５６は、酸やアルカリに対して耐食性に優れ、十分な剛性を有する材料から構成される。例えば、押えリング５６はチタンから構成される。スペーサリング５４は、押えリング５６がスムーズに回転できるように、摩擦係数の低い材料、例えばＰＴＦＥで構成されている。

押えリング５６の外側には、複数のクランパ７４が押えリング５６の円周方向に沿って等間隔で配置されている。これらクランパ７４はベース部材２４に固定されている。各クランパ７４は内方に突出する突出部７４ａを有する逆Ｌ字状の形状を有している。押えリング５６は、外方に突出する複数の突出部５６ａを有しており、押えリング５６の突出部５６ａは、クランパ７４の突出部７４ａに係合するように構成されている。押えリング５６の円周方向に沿った複数箇所（例えば３箇所）には、上方に突出する凸部５６ｂが設けられている（図３参照）。回転ピン（図示せず）を回転させて凸部５６ｂを横から押し回すことにより、押えリング５６を回転させることができる。

ウェハＷの保持動作は次のようにして行われる。保持部材２８を開いた状態で、ベース部材２４の中央部にウェハＷが挿入され、ヒンジ２６を介して保持部材２８が閉じられる。押えリング５６を時計回りに回転させて、押えリング５６の突出部５６ａをクランパ７４の突出部７４ａに係合させることで、ベース部材２４と保持部材２８とを互いに締付けて保持部材２８をロックする。また、押えリング５６を反時計回りに回転させて押えリング５６の突出部５６ａをクランパ７４の突出部７４ａから外すことで、保持部材２８のロックが解かれる。このように、クランパ７４および押えリング５６は、保持部材２８をベース部材２４にロックするロック機構を構成する。

保持部材２８をロックした時、シールリング３１はウェハＷの周縁部に押し付けられる。シールリング３１は均一にウェハＷに押圧され、これによってウェハＷの周縁部と保持部材２８との隙間をシールする。同じように、保持部材２８をロックした時、シールリング５１はベース部材２４の表面に押し付けられる。シールリング５１は均一にベース部材２４に押圧され、これによってベース部材２４と保持部材２８との間の隙間をシールする。

図３に示すように、ベース部材２４の端部には、一対のホルダハンガ９０が外方に突出して設けられている。両側のホルダハンガ９０の間にはハンドレバー９２が延びている。図１に示すめっき装置では、ホルダハンガ９０がめっき槽１の貯留槽２の周壁上に置かれ、これによって基板ホルダ７が貯留槽２内に吊り下げられる。

基板ホルダ搬送装置（図示せず）は、基板ホルダ７のハンドレバー９２を把持した状態で基板ホルダ７を移動させる。より具体的には、基板ホルダ搬送装置は、めっきすべきウェハＷを保持した基板ホルダ７をめっき槽１に搬送し、鉛直姿勢の基板ホルダ７をめっき槽１内のめっき液内に浸漬させ、ウェハＷのめっき終了後に鉛直姿勢の基板ホルダ７をめっき液から引き上げ、そしてめっきされたウェハＷを保持した基板ホルダ７を他の処理槽（例えば洗浄槽）に搬送する。

図３に示すように、ベース部材２４の表面には、ウェハＷの大きさにほぼ等しいリング状の突条部８２が形成されている。この突条部８２は、ウェハＷの周縁部に当接して該ウェハＷを支持する環状の支持面８０を有している。この突条部８２の円周方向に沿った所定位置に凹部８４が設けられている。

凹部８４内には複数（図示では１２個）の導電体８６がそれぞれ配置されている。これら導電体８６は、ホルダハンガ９０に設けられた給電端子９１から延びる複数の配線にそれぞれ接続されている。図５に示すように、ウェハＷを基板ホルダ７に装着した際、この導電体８６の端部が、支持リング３３に固定されている電気接点８８に弾性的に接触するようになっている。

導電体８６に電気的に接続される電気接点８８は、板ばね形状に形成されている。電気接点８８は、シールリング３１の外方に位置している。電気接点８８は、その弾性力により容易に屈曲するように構成されている。ベース部材２４と保持部材２８との間にウェハＷを保持した時に、電気接点８８の先端が、ベース部材２４の支持面８０上に支持されたウェハＷの周縁部に弾性的に接触するようになっている。

第１シールリング３１がウェハＷの周縁部に押し付けられ、かつ第２シールリング５１がベース部材２４に押し付けられているとき、ウェハＷの周縁部に沿って密閉空間が形成される。電気接点８８および導電体８６は、この密閉空間内に配置されている。したがって、基板ホルダ７をめっき液中に浸漬させている間、めっき液は電気接点８８および導電体８６に接触しない。

図６は、シールリング３１の断面図である。図６に示すように、シールリング３１は、その外側下端に環状突起部３１ａを有している。この環状突起部３１ａは、シールリング３１の一部として構成されており、弾性材料から形成されている。図５に示すねじ４１を締め付けたとき、シールリング３１の環状突起部３１ａは固定リング４０によって支持リング３３に押し付けられる。したがって、シールリング３１と支持リング３３との間の隙間が完全にシールされる。

図５に戻り、固定リング４０は、シールリング３１の内側に位置するレギュレーションリング４５を有している。このレギュレーションリング４５の内径は、ウェハＷの直径よりも小さく、かつ図１に示すレギュレーションプレート１２の円形の開口部１２ａの直径よりも小さい。レギュレーションリング４５は、シールリング３１の内周端の半径方向内側に位置しており、ウェハＷの周縁部を覆うように配置されている。

レギュレーションリング４５は、レギュレーションプレート１２と同じように、アノード５とウェハＷとの間に形成される電場を調整する機能を有する。特に、レギュレーションリング４５は、ウェハＷの周縁部に形成される電場を制限することができる。よって、ウェハＷの周縁部での導電材料の堆積量が抑えられ、結果として、ウェハＷの全面において導電材料を均一に堆積させることが可能となる。

上述したように、押えリング５６の突出部５６ａとクランパ７４の突出部７４ａとの係合によって保持部材２８がロックされるため、突出部５６ａと突出部７４ａとの摺接によって摩耗粉が発生することがある。図１から分かるように、ウェハＷを保持した基板ホルダ７は、鉛直姿勢でめっき液に浸漬され、同様に鉛直姿勢のままめっき液から引き上げられる。摩耗粉は、基板ホルダ７をめっき液から引き上げるとき、めっき液とともに基板ホルダ７上を流下し、めっきされたウェハＷの表面に付着して、ウェハＷの汚染の原因となる。

そこで、本実施形態に係る固定リング４０は、基板ホルダ７をめっき液から引き上げる時に、めっき液がウェハＷの表面を回避する流れを形成する形状を有している。より具体的には、固定リング４０は、テーパー面からなる外周面４２ｂを有する環状部４２を有している。この外周面（テーパー面）４２ｂは、基板ホルダ７が鉛直姿勢にあるときに基板ホルダ７の内側に向かって下方に傾斜している。

図７は、上述した実施形態に係る基板ホルダ７をめっき液から引き上げるときの基板ホルダ７上のめっき液の流れを説明する図である。図７に示すように、鉛直姿勢の基板ホルダ７をめっき液から引き上げると、めっき液は固定リング４０のテーパー面、すなわち外周面４２ｂに接触して２つの流れに別れる。２つの流れのうちの一方は、固定リング４０の外側の表面を下方に流れる。固定リング４０の内周縁を構成するレギュレーションリング４５は、このめっき液の下向きの流れがウェハＷに向かうことを防止する。２つの流れのうちの他方は、テーパー面から構成される外周面４２ｂに案内されて基板ホルダ７の内側に導かれ、ウェハＷに接触することなく、固定リング４０の外周面４２ｂおよび支持リング３３の外周面上を下方に流れる。このように、固定リング４０のレギュレーションリング４５および外周面（テーパー面）４２ｂは、基板ホルダ７をめっき液から引き上げるときにウェハＷのめっきされた表面に接触するめっき液の量を少なくすることができる。特に、固定リング４０の外周面（テーパー面）４２ｂは、ウェハＷから離れる方向のめっき液の流れを形成することができる。

図８は、従来の基板ホルダ２０７をめっき液から引き上げるときのめっき液の流れを説明する図である。図８に示すように、鉛直姿勢の基板ホルダ２０７をめっき液から引き上げると、めっき液はシールリング２４０の外周面に接触して外側に流れ、さらにシールリング２４０の外面上を下方に流れる。めっき液はシールリング２４０の下方で２つの流れに別れ、そのうちの一方はウェハＷ上を流れる。このため、めっき液に含まれる摩耗粉などの異物がウェハＷのめっきされた表面に付着するおそれがある。

図７に示す本実施形態に係る基板ホルダ７と、図８に示す従来の基板ホルダ２０７との対比から分かるように、本実施形態のテーパー面からなる外周面４２ｂは、基板ホルダ７のめっき液からの引き上げ時にウェハＷの表面に向かって流れるめっき液の量を少なくすることができる。さらに、レギュレーションリング４５は、めっき液がウェハＷの表面に向かって流れることを防止することができる。したがって、本実施形態に係る基板ホルダ７は、ウェハＷのめっきされた表面上を流れるめっき液の量を大幅に低減することができる。

図９に示すように、レギュレーションリング４５の厚さは、シールリング押え部４３の厚さとは異なってもよい。また、図１０に示すように、レギュレーションリング４５の内周面は傾斜してもよい。このような形状でも同様な効果を奏することができる。

図１１は、固定リング４０の他の実施形態を示す図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ線断面図である。鉛直姿勢の基板ホルダ７をめっき液から引き上げるときに、レギュレーションリング４５とウェハＷとの間に存在するめっき液を速やかに排出するために、図１１に示すように、固定リング４０は、液逃し流路および通気流路としての第１の切り欠き４５ａおよび第２の切り欠き４５ｂを有することが好ましい。

第１の切り欠き４５ａおよび第２の切り欠き４５ｂはレギュレーションリング４５に形成されている。第１の切り欠き４５ａおよび第２の切り欠き４５ｂは、レギュレーションリング４５の中心（すなわち固定リング４０の中心）に関して対称に配置されている。基板ホルダ７が鉛直姿勢であるときに、第１の切り欠き４５ａは固定リング４０の最下部（より具体的にはレギュレーションリング４５の最下部）に位置し、第２の切り欠き４５ｂは固定リング４０の最上部（より具体的にはレギュレーションリング４５の最上部）に位置している。めっき液の排出および空気の導入を促進するために、シールリング押え部４３は、これら第１の切り欠き４５ａおよび第２の切り欠き４５ｂにそれぞれ接続された第１のテーパー流路４３ａおよび第２のテーパー流路４３ｂを有している。

鉛直姿勢の基板ホルダ７がめっき液から引き上げられるとき、ウェハＷとレギュレーションリング４５との間の隙間に保持されためっき液は、第１の切り欠き４５ａ（すなわち液逃し流路）を通じて下方に流れて基板ホルダ７からこぼれ落ちるとともに、周囲の空気は第２の切り欠き４５ｂ（すなわち通気流路）を通じてウェハＷとレギュレーションリング４５との間の隙間に導入されて、めっき液が下方に流れることを補助する。このように、第２の切り欠き４５ｂを通じて空気が導入されながら第１の切り欠き４５ａを通じてめっき液が下方に流れるので、基板ホルダ７がめっき液から引き上げられるときにめっき液を速やかにウェハＷの表面から除去することができる。第１の切り欠き４５ａのみを設けて、第２の切り欠き４５ｂを省略してもよい。

図１３は、固定リング４０のさらに他の実施形態を示す図であり、図１４は図１３のＢ−Ｂ線断面図であり、図１５は図１３に示す固定リング４０の一部を示す背面図である。鉛直姿勢の基板ホルダ７をめっき液から引き上げるときに、レギュレーションリング４５とウェハＷとの間に存在するめっき液を速やかに排出するために、図１３乃至図１５に示すように、固定リング４０は、液逃し流路および通気流路としての第１の通孔４０Ａおよび第２の通孔４０Ｂを有してもよい。

第１の通孔４０Ａおよび第２の通孔４０Ｂは、レギュレーションリング４５、シールリング押え部４３、および環状部４２を貫通するように形成されている。第１の通孔４０Ａおよび第２の通孔４０Ｂは、レギュレーションリング４５の中心（すなわち固定リング４０の中心）に関して対称に配置されており、固定リング４０の半径方向に延びている。基板ホルダ７が鉛直姿勢であるときに、第１の通孔４０Ａは固定リング４０の最下部に位置し、第２の通孔４０Ｂは固定リング４０の最上部に位置している。

鉛直姿勢の基板ホルダ７がめっき液から引き上げられるとき、ウェハＷとレギュレーションリング４５との間の隙間に保持されためっき液は、第１の通孔４０Ａ（すなわち液逃し流路）を通じて下方に流れて基板ホルダ７からこぼれ落ちるとともに、周囲の空気は第２の通孔４０Ｂ（すなわち通気流路）を通じてウェハＷとレギュレーションリング４５との間の隙間に導入されて、めっき液が下方に流れることを補助する。このように、第２の通孔４０Ｂを通じて空気が導入されながら第１の通孔４０Ａを通じてめっき液が下方に流れるので、基板ホルダ７がめっき液から引き上げられるときにめっき液を速やかにウェハＷの表面から除去することができる。第１の通孔４０Ａのみを設けて、第２の通孔４０Ｂを省略してもよい。

図１６は、固定リング４０の背面図である。図１６に示すように、複数の電気接点８８はシールリング３１の周方向に沿って等間隔で配列されている。この例では、レギュレーションリング４５の内周縁は、円形である。

図１７は、固定リング４０の他の構成例を示す背面図である。図１７に示す例では、電気接点８８は複数のグループに分かれており、隣接するグループ同士の間には、位置決め部材９５が配置されている。この位置決め部材９５は、シールリング３１を介してウェハＷのエッジ部をウェハＷの中心に向かって付勢することで、ウェハＷの位置決め（センタリング）を行う板ばねである。複数の位置決め部材９５はシールリング３１の周方向に沿って等間隔で配列されている。

位置決め部材９５はウェハＷのエッジ部に近接して配置されているため、位置決め部材９５が配置された位置に電気接点８８を配置することができない。結果として、位置決め部材９５が設けられた場所と電気接点８８が設けられた場所との間においてウェハＷ上での電位差が生じ、導電材料の堆積が不均一となってしまう。

このようなウェハＷの周方向における導電材料の堆積のばらつきを防止するために、図１７に示すように、レギュレーションリング４５は、位置決め部材９５が設けられている位置に対応する位置に切り欠き４５ｃを有してもよい。切り欠き４５ｃは電場を制限しないので、結果として、位置決め部材９５が設けられた場所と電気接点８８が設けられた場所との間での導電材料の堆積量の差を最小とすることができる。切り欠き４５ｃに代えて、図１８に示すように、レギュレーションリング４５は、位置決め部材９５が設けられている位置に対応する位置においてレギュレーションリング４５の幅が小さくなるように多角形状の内縁を有してもよい。位置決め部材９５が設けられている位置に対応する位置においてレギュレーションリング４５の幅は０であってもよい。なお、位置決め部材９５が設けられている位置に対応する、隣り合う２点を結ぶレギュレーションリング４５の内縁は、直線でもよいし、または緩やかな曲線であってもよい。

図１７および図１８に示す例では、レギュレーションリング４５の中心からレギュレーションリング４５の内縁の各点までの距離は異なっている。すなわち、レギュレーションリング４５は、方位角的に非対称なレギュレーションリングである。方位角的に非対称なレギュレーションリング４５は、方位角的に非対称な電場遮蔽領域を有する。

図１９は、基板ホルダ７の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、固定リング４０を貫通するねじ４１（図５参照）は設けられていない。この理由は次の通りである。図５のようにねじ４１のねじ頭が基板ホルダ７の表面に露出していると、表面の細かな凹凸となって基板ホルダ７の洗浄性が落ちてしまう。また、固定リング４０およびねじ４１は、めっき液に対して耐腐食性を有するチタンから構成されているが、このようなチタン製部材がめっき液に接触すると、チタン製部材から副生成物が生成されることがある。副生成物は、基板ホルダ７をめっき液から引き上げるときに、めっき液とともに基板ホルダ７上を流下し、めっきされたウェハＷの表面に付着して、ウェハＷの汚染の原因となる。

そこで、本実施形態では、ねじ４１に代えて、第２固定リング５２を支持リング３３に固定するためのねじ５３によって第１固定リング４０が支持リング３３に固定されている。つまり、第１固定リング４０および第２固定リング５２の両方は、１つのねじ５３によって支持リング３３に固定されている。

支持リング３３には通孔３３ａが形成されており、固定リング４０にはねじ孔９７が形成されている。ねじ５３は、支持リング３３の通孔３３ａを通って延び、固定リング４０のねじ孔９７内に延びている。ねじ５３の先端はねじ孔９７に係合し、これによって固定リング４０は支持リング３３に固定される。ねじ孔９７の一端は、支持リング３３の通孔３３ａに接続された開口端部であり、ねじ孔９７の他端は閉じられている。したがって、ねじ５３は固定リング４０および支持リング３３によって包囲され、めっき液に晒されることがない。このようなねじ５３の配置により、めっき液とねじ５３との接触に起因する副生成物の生成を防止することができる。また、固定リング４０の表面が平滑になり、基板ホルダ７の洗浄性が上がる。

さらに、図１９に示す実施形態では、固定リング４０の少なくともめっき液に接する表面は、ＰＴＦＥなどの樹脂材で被覆されている。これにより、チタン製の固定リング４０がめっき液に接触して副生成物が生成することを防止することができる。なお、図５に示した実施形態において、固定リング４０およびねじ４１のねじ頭の表面を、樹脂材で被覆してもよい。

本実施形態では、ねじ５３は固定リング５２および支持リング３３を貫通している。めっき液が支持リング３３の通孔３３ａに浸入すると、めっき液がねじ５３に沿って流れて、上述した密閉空間内に配置されている導電体８６および電気接点８８に到達し、これら導電体８６および電気接点８８を腐食させてしまうおそれがある。

そこで、めっき液の浸入を防止するために、シールリング３１は、固定リング４０に接触する面に内側環状突起部３１ｂを有している。図２０は、図１９に示すシールリングの断面図である。図２０に示すように、内側環状突起部３１ｂは、シールリング３１の表面から突出している。この内側環状突起部３１ｂは、シールリング３１の一部として構成されており、弾性材料から形成されている。図１９に示すねじ５３を締め付けたとき、シールリング３１の内側環状突起部３１ｂは固定リング４０に押し付けられる。したがって、シールリング３１と固定リング４０との間の隙間が完全にシールされる。ねじ５３は内側環状突起部３１ｂの外側に位置している。したがって、ねじ５３に向かって半径方向外側に浸入しためっき液は内側環状突起部３１ｂによって阻止される。

さらに、めっき液の浸入防止を確実とするために、支持リング３３と固定リング４０との間に挟まれた環状シール９９が設けられている。環状シール９９は、固定リング４０の環状部４２に形成された環状溝内に配置されている。シールリング３１およびねじ５３は、環状シール９９の内側に位置している。この環状シール９９は、支持リング３３と固定リング４０との間の隙間をシールして、めっき液の浸入を防止する。

ねじ５３は、内側環状突起部３１ｂの外側に位置し、かつ環状シール９９の内側に位置しているので、めっき液がねじ５３に到達することはない。

図１９に示すように、固定リング４０の環状部４２に接触する支持リング３３の表面には環状の傾斜面３３ｂが形成されている。この環状の傾斜面３３ｂは、半径方向内側に傾斜している。固定リング４０の環状部４２の内周面４２ａは、上述したようにテーパー面から構成されており、この内周面４２ａが環状の傾斜面３３ｂに接触することによって、支持リング３３に対する固定リング４０の位置決め（すなわちセンタリング）が達成される。

上述したように、固定リング４０は、電場を調整するためのレギュレーションリング４５を有している。ウェハＷの全面にわたって導電材料を均一に堆積させるためには、レギュレーションリング４５のセンタリングは重要である。本実施形態によれば、固定リング４０の環状部４２の内周面（テーパー面）４２ａと支持リング３３の環状の傾斜面３３ｂとの接触により、支持リング３３に対する固定リング４０の位置決め、すなわちレギュレーションリング４５のセンタリングが達成される。

図２１は、基板ホルダ７のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１９に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態は、支持リング３３と固定リング４０との間に挟まれた環状シール９９が設けられている点では図１９に示す実施形態と同じであるが、支持リング３３に形成された環状溝に環状シール９９が配置されている点で異なっている。図１９に示す実施形態と同じように、環状シール９９は、支持リング３３と固定リング４０との間の隙間をシールして、めっき液の浸入を防止する。

図２２は、基板ホルダ７のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１９に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、環状シール９９が設けられていないが、その代わりにシールリング３１は支持リング３３と固定リング４０との間に挟まれたシールフランジ１０１を有している。このシールフランジ１０１は、上述した実施形態における環状シール９９と同じ機能を有している。ねじ５３はシールフランジ１０１を貫通して延びている。

支持リング３３と固定リング４０との間にはチューブスペーサ１０３が配置されている。このチューブスペーサ１０３は円筒状であり、ねじ５３はチューブスペーサ１０３を貫通して延びている。チューブスペーサ１０３は、ねじ５３を締め付けたときに固定リング４０が弾性材料からなるシールフランジ１０１を過度に押し潰してしまうことを防止するために設けられている。

図２３は、図２２に示すシールリング３１を示す断面図である。シールフランジ１０１は、固定リング４０に接触する第１の外側環状突起部１０１ａと、支持リング３３に接触する第２の外側環状突起部１０１ｂとを有している。ねじ５３は第１の外側環状突起部１０１ａおよび第２の外側環状突起部１０１ｂの内側に位置している。ねじ５３を締め付けたときに第１の外側環状突起部１０１ａは固定リング４０によって押しつぶされ、これによって固定リング４０とシールフランジ１０１との間の隙間が完全にシールされる。同様に、ねじ５３を締め付けたときに第２の外側環状突起部１０１ｂは支持リング３３によって押しつぶされ、これによって支持リング３３とシールフランジ１０１との間の隙間が完全にシールされる。

さらに、図１９に示す実施形態と同様に、シールリング３１は上述した内側環状突起部３１ｂを有している。ねじ５３は、内側環状突起部３１ｂの外側に位置し、かつ第１の外側環状突起部１０１ａおよび第２の外側環状突起部１０１ｂの内側に位置しているので、めっき液がねじ５３に到達することはない。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ めっき槽
２ 貯留槽
３ オーバーフロー槽
４ めっき液循環ライン
５ アノード
６ アノードホルダ
７ 基板ホルダ
１０ 電源
１１ 攪拌パドル
１２ レギュレーションプレート
２４ ベース部材
２６ ヒンジ
２８ 保持部材
３０ 基部
３１ シールリング（第１シールリング）
３１ａ 環状突起部
３１ｂ 内側環状突起部
３３ 支持リング
３３ｂ 傾斜面
４０ 固定リング（第１固定リング）
４１ ねじ
４２ 環状部
４２ａ 内周面
４２ｂ 外周面
４３ シールリング押え部
４５ レギュレーションリング
４５ａ 第１の切り欠き（液逃し流路）
４５ｂ 第２の切り欠き（通気流路）
５１ シールリング（第２シールリング）
５２ 固定リング（第２固定リング）
５３ ねじ
５４ スペーサリング
５６ 押えリング
７４ クランパ
８０ 支持面
８２ 突条部
８４ 凹部
８６ 導電体
８８ 電気接点
９０ ホルダハンガ
９１ 給電端子
９２ ハンドレバー
９５ 位置決め部材
９７ ねじ孔
９９ 環状シール
１０１ シールフランジ
１０１ａ 第１の外側環状突起部
１０１ｂ 第２の外側環状突起部

Claims (26)

1. 基板を保持する基板ホルダであって、
   基板の周縁部に接触するシールリングと、
   前記シールリングを支持する支持リングと、
   前記シールリングを前記支持リングに押し付ける固定リングとを備え、
   前記固定リングは、テーパー面からなる内周面および外周面を有する環状部と、前記環状部に接続されたシールリング押え部と、前記シールリング押え部から半径方向内方に突出するレギュレーションリングとを有し、前記外周面は、前記基板ホルダが鉛直姿勢にあるときに前記基板ホルダの内側に向かって下方に傾斜しており、前記レギュレーションリングは、前記シールリングの内径よりも小さい内径を有することを特徴とする基板ホルダ。
2. 前記固定リングを前記支持リングに固定するためのねじをさらに備え、
   前記ねじは、前記支持リングを貫通して、前記固定リング内に形成されたねじ穴にまで延びることを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
3. 前記シールリングは、前記固定リングに接触する内側環状突起部を有し、前記ねじは前記内側環状突起部の外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の基板ホルダ。
4. 前記支持リングと前記固定リングとの間に挟まれた環状シールをさらに備え、前記シールリングおよび前記ねじは、前記環状シールの内側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の基板ホルダ。
5. 前記シールリングは、前記支持リングと前記固定リングとの間に挟まれたシールフランジを有し、
   前記ねじは前記シールフランジを貫通して延びていることを特徴とする請求項２に記載の基板ホルダ。
6. 前記シールフランジは、前記固定リングに接触する第１の外側環状突起部と、前記支持リングに接触する第２の外側環状突起部とを有し、前記ねじは前記第１の外側環状突起部および前記第２の外側環状突起部の内側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の基板ホルダ。
7. 前記環状部、前記シールリング押え部、および前記レギュレーションリングは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
8. 前記固定リングは、該固定リングの中心に関して対称に配置された液逃し流路および通気流路を有していることを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
9. 前記液逃し流路および前記通気流路は、前記レギュレーションリングに形成された切り欠きであることを特徴とする請求項８に記載の基板ホルダ。
10. 前記液逃し流路および前記通気流路は、前記固定リング内をその半径方向に貫通する通孔であることを特徴とする請求項８に記載の基板ホルダ。
11. 前記基板ホルダが鉛直姿勢であるときに、前記液逃し流路は固定リングの最下部に位置し、前記通気流路は前記固定リングの最上部に位置することを特徴とする請求項８に記載の基板ホルダ。
12. 前記レギュレーションリングは、方位角的に非対称であることを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
13. 前記固定リングの少なくとも一部は、樹脂材で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の基板ホルダ。
14. めっき液を内部に保持するためのめっき槽と、
    基板を保持する基板ホルダと、
    前記めっき槽内に配置されたアノードと、
    前記アノードと前記基板ホルダに保持された前記基板との間に電圧を印加する電源とを備え、
    前記基板ホルダは、
    基板の周縁部に接触するシールリングと、
    前記シールリングを支持する支持リングと、
    前記シールリングを前記支持リングに押し付ける固定リングとを備え、
    前記固定リングは、テーパー面からなる内周面および外周面を有する環状部と、前記環状部に接続されたシールリング押え部と、前記シールリング押え部から半径方向内方に突出するレギュレーションリングとを有し、前記外周面は、前記基板ホルダが鉛直姿勢にあるときに前記基板ホルダの内側に向かって下方に傾斜しており、前記レギュレーションリングは、前記シールリングの内径よりも小さい内径を有することを特徴とするめっき装置。
15. 前記固定リングを前記支持リングに固定するためのねじをさらに備え、
    前記ねじは、前記支持リングを貫通して、前記固定リング内に形成されたねじ穴にまで延びることを特徴とする請求項１４に記載のめっき装置。
16. 前記シールリングは、前記固定リングに接触する内側環状突起部を有し、前記ねじは前記内側環状突起部の外側に位置することを特徴とする請求項１５に記載のめっき装置。
17. 前記支持リングと前記固定リングとの間に挟まれた環状シールをさらに備え、前記シールリングおよび前記ねじは、前記環状シールの内側に位置していることを特徴とする請求項１５に記載のめっき装置。
18. 前記シールリングは、前記支持リングと前記固定リングとの間に挟まれたシールフランジを有し、
    前記ねじは前記シールフランジを貫通して延びていることを特徴とする請求項１５に記載のめっき装置。
19. 前記シールフランジは、前記固定リングに接触する第１の外側環状突起部と、前記支持リングに接触する第２の外側環状突起部とを有し、前記ねじは前記第１の外側環状突起部および前記第２の外側環状突起部の内側に位置していることを特徴とする請求項１８に記載のめっき装置。
20. 前記環状部、前記シールリング押え部、および前記レギュレーションリングは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のめっき装置。
21. 前記固定リングは、該固定リングの中心に関して対称に配置された液逃し流路および通気流路を有していることを特徴とする請求項１４に記載のめっき装置。
22. 前記液逃し流路および前記通気流路は、前記レギュレーションリングに形成された切り欠きであることを特徴とする請求項２１に記載のめっき装置。
23. 前記液逃し流路および前記通気流路は、前記固定リング内をその半径方向に貫通する通孔であることを特徴とする請求項２１に記載のめっき装置。
24. 前記基板ホルダが鉛直姿勢であるときに、前記液逃し流路は固定リングの最下部に位置し、前記通気流路は前記固定リングの最上部に位置することを特徴とする請求項２１に記載のめっき装置。
25. 前記レギュレーションリングは、方位角的に非対称であることを特徴とする請求項１４に記載のめっき装置。
26. 前記固定リングの少なくとも一部は、樹脂材で被覆されていることを特徴とする請求項１４に記載のめっき装置。

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