JP7701959B2 - Plating Equipment - Google Patents
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Description
この発明は、例えばプリント配線基板やガラス基板等の矩形基板の少なくとも一方主面をめっきするめっき装置に関するものである。 This invention relates to a plating device that plates at least one main surface of a rectangular substrate, such as a printed wiring board or a glass substrate.
半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板の表面に対し、めっきにより金属薄膜を形成する技術が広く用いられている。例えば特許文献1に記載のめっき装置では、被めっき物である基板がフェースアップ状態で水平姿勢に保持され、めっき液中に浸漬された基板の上方にアノード電極が配置される。
The technology of forming a thin metal film by plating on the surfaces of various substrates such as semiconductor substrates, printed wiring boards, and glass substrates is widely used. For example, in the plating apparatus described in
例えば電解銅めっきの場合のようにアノード電極として金属材料を用いる場合、処理の進行に伴って、金属材料がめっき液中に溶け出してゆく。このとき、液中に電気化学的に溶解せずアノード電極から遊離する残渣(陽極スライムとも呼ばれる)が生じることが知られている。特許文献1に記載の従来技術では、アノード電極から遊離した残渣はめっき液中で沈降し、下方にフェースアップ状態で支持された基板の上面に付着することになる。このことがめっき皮膜の品質を低下させる原因となり得る。
For example, when a metal material is used as the anode electrode, as in the case of electrolytic copper plating, the metal material dissolves into the plating solution as the process progresses. It is known that at this time, a residue (also called anode slime) is generated that does not electrochemically dissolve in the solution and is liberated from the anode electrode. In the conventional technology described in
この問題に関して、アノード電極材料である金属素材に陽極スライムの生成を抑制する化学物質を添加する技術や、不溶解性陽極を用い、めっき皮膜の材料となる金属イオンを外部から塩として供給する技術も実用化されている。 To address this issue, technologies that have been put into practical use include adding chemical substances to the metallic material that is the anode electrode material to suppress the formation of anode slime, and using an insoluble anode to supply metal ions, which are the material for the plating film, from outside as salt.
しかしながら、これらの技術においては、陽極として特別な材料を使用したり、金属イオン源となる化学物質を別途用意したりする必要があり、また本来の電気化学反応に必要のない物質がめっき皮膜に混入しその品質を低下させることもあり得る。これらのことから、特殊な陽極材料や金属塩を用いなくても、陽極スライムの影響によるめっき皮膜の品質低下を防止することのできる技術が求められる。 However, these technologies require the use of special materials as anodes or the preparation of separate chemicals that serve as a source of metal ions, and there is also the possibility that substances that are not necessary for the actual electrochemical reaction may become mixed into the plating film and degrade its quality. For these reasons, there is a demand for technology that can prevent the deterioration of plating film quality due to the effects of anode slime, without using special anode materials or metal salts.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フェースアップ状態で支持された基板の上面にめっき処理を施す技術において、特殊な陽極材料を用いなくても、陽極スライムによるめっき皮膜の品質低下を防止することのできる技術を提供することを目的とする。 This invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a technology for plating the top surface of a substrate supported in a face-up state that can prevent deterioration of the quality of the plating film caused by anode slime without using special anode materials.
本発明の一の態様は、平板状の基板の少なくとも一方主面をめっきするめっき装置である。このめっき装置は、第1めっき液を貯留する処理槽と、前記処理槽内で、前記一方主面を上向きにした水平姿勢で前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の前記一方主面の一部に接触するカソード電極と、前記保持部に保持される前記基板の上方に配置され前記一方主面に対向するアノード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極とに接続される電源部と、前記アノード電極の側方および下方を取り囲んで前記処理槽内で前記第1めっき液から前記アノード電極を隔離する隔離部とを備える。 One aspect of the present invention is a plating apparatus for plating at least one main surface of a flat substrate. This plating apparatus includes a treatment tank for storing a first plating solution, a holding unit for holding the substrate in a horizontal position with the main surface facing upward within the treatment tank, a cathode electrode in contact with a portion of the main surface of the substrate held in the holding unit, an anode electrode disposed above the substrate held in the holding unit and facing the main surface, a power supply unit connected to the anode electrode and the cathode electrode, and an isolation unit for isolating the anode electrode from the first plating solution within the treatment tank by surrounding the sides and bottom of the anode electrode.
ここで、前記隔離部の底部は前記アノード電極の下面と前記一方主面との間に配置された電解隔膜で構成されており、前記底部の上面は前記アノード電極の下面と所定のギャップを隔てて対向配置され、前記底部の下面は前記処理槽に貯留される前記第1めっき液に接液し、前記ギャップは、前記処理槽内の前記第1めっき液とは隔離された第2めっき液で満たされる。 Here, the bottom of the isolating section is composed of an electrolytic diaphragm disposed between the lower surface of the anode electrode and the one main surface, the upper surface of the bottom is disposed opposite the lower surface of the anode electrode across a predetermined gap, the lower surface of the bottom is in contact with the first plating solution stored in the treatment tank, and the gap is filled with a second plating solution isolated from the first plating solution in the treatment tank.
このように構成された発明では、水平姿勢に支持された基板の上方にアノード電極が対向配置され、アノード電極と基板との間には、第2めっき液、電解隔膜および第1めっき液がこの順番に介在している。電解隔膜の上面および下面はそれぞれ第2めっき液、第1めっきに接液している。 In the invention configured in this manner, an anode electrode is disposed above a substrate supported in a horizontal position, facing the substrate, and a second plating solution, an electrolytic diaphragm, and a first plating solution are interposed between the anode electrode and the substrate, in that order. The upper and lower surfaces of the electrolytic diaphragm are in contact with the second plating solution and the first plating solution, respectively.
したがって、第1めっき液と第2めっき液との間では、電解隔膜を介したイオン移動が可能である一方で、第2めっき液中に生じる不溶解性の陽極スライムの原因物質が電解隔膜を通過して第1めっき液側へ移動することはない。これにより、陽極スライムが基板の上面に付着してめっき皮膜の品質を損ねることが回避される。 Therefore, while ion transfer is possible between the first plating solution and the second plating solution through the electrolytic diaphragm, the substances that cause insoluble anode slime in the second plating solution do not pass through the electrolytic diaphragm and transfer to the first plating solution. This prevents anode slime from adhering to the top surface of the substrate and impairing the quality of the plating film.
上記のように、本発明では、水平姿勢で支持される基板の上方にアノード電極が配置されるが、アノード電極から遊離する陽極スライムは電解隔膜により遮られ、基板に付着することはない。そのため、陽極スライムが基板の上面に付着してめっき皮膜の品質を低下させることが防止される。 As described above, in the present invention, the anode electrode is placed above the substrate supported in a horizontal position, but the anode slime released from the anode electrode is blocked by the electrolytic diaphragm and does not adhere to the substrate. This prevents the anode slime from adhering to the upper surface of the substrate and degrading the quality of the plating film.
以下、本発明に係るめっき装置の具体的態様について、具体的な実施形態を示して説明する。 Specific aspects of the plating device according to the present invention will be described below with reference to specific embodiments.
図1は本発明に係るめっき装置の一実施形態の概略構成を示す図である。このめっき装置1は、半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板S(以下、単に「基板」という)の少なくとも一方主面に、金属(例えば金)の皮膜を電解めっきにより形成する装置である。以下の説明のために、XYZ直交座標系を図1に示すように定義する。図1はめっき装置1の側面視を示す図であり、水平かつ図1紙面に垂直な方向をX方向、これと直交する水平かつ図1紙面に沿った方向をY方向とする。また、鉛直方向をZ方向とする。また、各図において、点線矢印は各部材の移動方向を表すものとする。
Figure 1 is a diagram showing the schematic configuration of one embodiment of a plating apparatus according to the present invention. This
めっき装置1は、複数のフレーム部材を組み合わせて構成された筐体10に、後述する各部が組み付けられた構成を有している。なお、図1および以下の各図においては、図面が煩雑になるのを避けるために、一部構成の記載を適宜省略することがある。具体的には、部品を保持するための保持機構、部品を覆うカバー、それらを筐体10に取り付けるための機構など、発明の成立に対する寄与度が比較的低く、またその構造について適宜の公知技術を適用可能であり特段の説明を要しないと考えられる構成については、図示を省略することがある。
The
図1はめっき装置1の正面図である。めっき装置1には、基板SをY方向に沿って搬送する搬送部2が設けられている。搬送部2は、Y方向に沿って並べられた複数の搬送ローラー21を備えている。搬送ローラー21は、図示しない支持機構により各々がX方向を軸方向として回転自在に支持されている。図示しない駆動機構により搬送ローラー21を回転させることで、搬送部2は、基板Sを水平姿勢でY方向に搬送する。矩形の基板Sは、周囲の4辺のうち1辺を先頭にして搬送される。以下では、基板Sの搬送経路を符号P、搬送方向を符号Dtにより表す。
Figure 1 is a front view of a
めっき装置1はさらに、搬入部3、めっき処理部4、リンス処理部5、搬出部6、電源部7および制御部9を備えている。搬入部3、めっき処理部4、リンス処理部5および搬出部6は搬送部2による基板の搬送方向Dt(Y方向)に沿って、この順番で並べられている。すなわち、このめっき装置1では、基板Sは、搬送部2によりY方向に搬送されながら、上記各処理部において必要な処理を施される。
The
搬入部3は、外部から搬送されてくる未処理の基板Sを受け取って一時的に保持し、必要なタイミングで該基板Sをめっき処理部4へ供給する。めっき処理部4は、本発明に係るめっき方法を実行する処理主体となるものであり、基板Sをめっき液に浸漬してめっき処理を行う。その構成および動作については後に詳しく説明する。
The
リンス処理部5は、リンス槽51と、バット52と、リンス液給排部59とを備えている。リンス槽51は、基板Sを収容するのに十分なサイズを有する内部空間にリンス液を貯留可能となっている。リンス槽51のY方向側側面のうち搬送経路Pと重なる部分には開口部が設けられ、該開口部に対してシャッター51a,51bが開閉自在に設けられている。
The
バット52は、リンス槽51の下方に配置され、リンス槽51からこぼれたリンス液を受ける。リンス液給排部59は、必要に応じてリンス槽51にリンス液を供給しまたリンス槽51からリンス液を排出する。リンス処理部5は、めっき処理部4でめっき液に浸漬された基板Sに対しリンス処理を施す。リンス液としては例えば水が用いられる。搬出部6は、リンス処理後の基板Sが外部の搬送装置により後処理工程へ払い出されるまでの間、基板Sを一時的に留置する。
The
電源部7は、装置各部に必要な電力を供給する。制御部9は、上記のように構成された装置各部を制御し、めっき装置1に所定の処理を行わせる。制御部9のハードウェア構成としては、例えば一般的なコンピューター装置と同様のものを用いることができる。すなわち、制御部9に設けられたCPU(図9)が予め準備された制御プログラムを実行することで、後述する各種の処理を実現することができる。以下では特に説明しないが、装置各部は制御部9からの制御指令に基づいて動作する。
The
めっき処理部4は、めっき槽41と、バット42,44と、チャック部40と、移動機構43と、アノード電極ユニット45と、洗浄機構48と、めっき液給排部49とを備えている。めっき槽41は、基板Sを収容するのに十分なサイズを有する内部空間にめっき液を貯留可能となっている。バット42は、めっき槽41の下方に配置され、こぼれためっき液を受ける。チャック部40は、めっき槽41の上方に配置され、めっき処理を受ける基板Sを保持する。バット44は、めっき槽41の下方のバット42に対し(-Y)側に隣接して配置されている。洗浄機構48は、適宜の洗浄液(例えば水)によりチャック部40を洗浄する。この目的のために、洗浄機構48は、バット44内に設けられた洗浄ノズル481(図2)と、洗浄ノズル481に洗浄液を供給する洗浄液給排部482とを備えている。めっき液給排部49は、必要に応じてめっき槽41にめっき液を供給しまためっき槽41からめっき液を排出する。
The
図2および図3はめっき処理部の概略構成を示す図である。より具体的には、図2はめっき処理部4の主要部を(-X)方向に見た正面図に相当する図であり、図3(a)および図3(b)はめっき処理部4を(+Y)方向に見た側面図に相当する。なお、図が煩雑となるのを回避するため、図2および図3(a)においてはアノード電極ユニット45の図示を省略している。
Figures 2 and 3 are diagrams showing the schematic configuration of the plating processing section. More specifically, Figure 2 is a front view of the main parts of the
図1および図2に示すように、めっき槽41の(-Y)側側面および(+Y)側側面のうち搬送経路Pと重なる部分には開口部が設けられ、該開口部には開閉自在のシャッター41a,41bがそれぞれ設けられている。シャッター41a,41bの開状態では、めっき槽41の側面に設けられた開口部を介して、搬送部2により搬送経路Pを搬送される基板Sを通過させることができる。これにより、めっき槽41への未処理の基板Sの搬入およびめっき槽41からの処理済みの基板Sの搬出が可能となる。
As shown in Figures 1 and 2, openings are provided on the (-Y) side and (+Y) side of plating
一方、閉状態ではめっき槽41の側面に設けられた開口部が閉塞される。このとき基板Sの搬送経路Pは遮断されるが、めっき槽41の内部には、開口部の高さを超えてめっき液を貯留することが可能となる。(-Y)側のシャッター41aの開状態でめっき槽41に基板Sが収容された後、シャッター41aが閉じられ、めっき槽41の内部空間がめっき液Lで満たされることにより、基板Sがめっき液Lに浸漬されめっき処理される。その後、めっき液が排出され(+Y)側のシャッター41bが開かれると、めっき液Lの液面は開口部の下端以下まで低下し、めっき処理後の基板Sがリンス部5へ搬出される。シャッター41a,41bの動作については、互いに独立して開閉してもよく、また一体的に開閉してもよい。
On the other hand, in the closed state, the opening on the side of the
図3(a)に示すように、搬送ローラー21の回転軸22には回転モーター23が結合されている。制御部9からの制御指令に応じ回転モーター23が回転することで搬送ローラー21が回転し、これにより基板SがY方向に搬送される。なお、一部のローラーについては駆動源が接続されない従動ローラーであってもよい。
As shown in FIG. 3(a), a
また図3(a)に示すように、めっき槽41に収容される基板SのX方向両端部のそれぞれに対応して、2組のチャック部40が配置されている。図1および図2では、それらのうち(+X)側の1組のみが図示されている。2組のチャック部40はYZ平面に対して対称に配置されているが、基本的な構造は同一である。すなわち、各チャック部40は、少なくとも1つのチャック機構400と、チャック機構400を支持する支持フレーム430と、支持フレーム430をY方向に移動させる移動機構43とを備えている。
As shown in FIG. 3(a), two sets of
支持フレーム430は、筐体10を構成するフレーム部材のうち上部フレーム11に取り付けられた移動機構43によりY方向に移動自在に支持される。より具体的には、移動機構43は、めっき処理部4の上方で上部フレーム11に固定されY方向に延設されたガイドレール431と、ガイドレール431に係合されたスライダー432と、ガイドレール431に沿ってスライダー432をY方向に移動させる、図示しない駆動源とを備えている。これらの構成としては、適宜の直動機構、例えばリニアモーター、直動ガイド機構、チェーン駆動機構、またはベルト駆動機構等を適用可能である。例えば、このような駆動機構が予め一体化された単軸ロボットを好適に適用することができる。
The
スライダー432の下端に支持フレーム430が結合され、支持フレーム430にチャック機構400が固定されている。したがって、スライダー432がガイドレール431に沿ってY方向に移動するとき、支持フレーム430およびこれに取り付けられたチャック機構400が一体的にY方向に移動する。つまり、制御部9からの制御指令に応じて移動機構43が作動しスライダー432を走行させることにより、チャック機構400はY方向に移動する。
The
この実施形態では、1つの支持フレーム430に対して3組のチャック機構400がY方向に並べて取り付けられており、これらは支持フレーム430の移動に伴い、一体的にY方向に移動する。これにより、各チャック機構400は、めっき槽41の上方に位置する「めっき位置」P1と、バット44の上方に位置する「洗浄位置」P2との間をY方向に往復移動可能となっている。図2では、めっき位置P1にあるときのチャック機構400を実線により、また洗浄位置P2にあるときのチャック機構400を点線により、それぞれ示している。一方、図1では、洗浄位置P2にあるチャック機構400が実線により示されている。
In this embodiment, three sets of
チャック機構400は基板Sを把持してめっき槽41内での基板Sの姿勢を安定的に維持するとともに、内蔵されたカソード電極を基板Sの一方主面に電気的に接触させる。そして、後述するアノード電極とカソード電極との間に直流電圧が印加されることで、当該一方主面に電解めっきによる皮膜を形成させる。ここでは基板Sの上面に皮膜が形成されるものとする。
The
チャック機構400は、基板SのX方向両端部、つまり、搬送方向Dtに直交する幅方向の両端部において基板Sを把持する。そして、Y方向、つまり基板Sの搬送方向Dtに沿って複数設けられたチャック機構400により、基板SのX方向両端部ではその大部分が把持されている。チャック機構400は、基板Sを把持することでその姿勢を安定的に維持することに資するほか、Y方向に延びるカソード電極412を基板Sに接触させることで広い範囲に均一な電位を付与することができる。このため、このめっき装置1は、基板Sに対し均一性の良好なめっき皮膜を形成することが可能である。
The
図4はチャック機構の概略構成を示す図である。より具体的には、図4(a)はチャック機構400の構造を模式的に示す斜視図であり、図4(b)はチャック機構400による基板Sの把持状態を示す図である。なお、以下においてチャック機構400の構造および作用について説明する際、主として基板Sの(-X)側端部を保持するチャック機構400を例示して説明を行うが、同じ構造をZ軸回りに反転させて考えることにより、基板Sの(+X)側端部を保持するチャック機構の構造および動作を理解することが可能である。また、図の視認性を高めるため、図4(a)ではチャック機構400の構成のうち一部の図示を省略している。
Figure 4 is a diagram showing the schematic configuration of the chuck mechanism. More specifically, Figure 4(a) is a perspective view showing the structure of the
チャック機構400は、互いに独立して昇降可能な上側チャック411と下側チャック421とで基板SのX方向端部を把持する。具体的には、上側チャック411および下側チャック421はそれぞれY方向を長手方向として細長く延びる平板状部材であり、上側チャック411の下面411bが基板Sの上面Saのうち(-X)側端部に当接し、下側チャック421の上面421aが基板Sの下面Sbのうち(-X)側端部に当接することで、基板Sを把持する。実際には、上側チャック411の下面411bにはカソード電極412が取り付けられており、カソード電極412が基板Sの上面Saに接触することとなる。
The
カソード電極412は電源部7と電気的に接続される。また、カソード電極412の周囲を取り囲むように、弾性材料により環状に形成されたシール部材415が設けられている。上側チャック411が基板Sから離間した状態では、シール部材415の下端はカソード電極412の下面よりも下側まで延びている。
The
このため、図4(b)に示すように、カソード電極412が基板Sの上面Saに接触するとき、シール部材415は弾性変形してカソード電極412の周囲を気密状態に取り囲む。したがって、基板Sがめっき液に浸漬される際にも、カソード電極412はめっき液に接触することなくドライ状態に維持される。このため、めっき液との接触に起因するカソード電極412の腐食や皮膜の形成を防止することができる。
As a result, as shown in FIG. 4(b), when the
図4(b)に示すように、下側チャック421は、基板Sの下面Sbに下方から当接することで、高さ方向(Z方向)における基板Sの位置を規定する作用を有する。また下側チャック421は、上側チャック411に設けられたカソード電極412を基板Sに接触させるのに際してそのバックアップとしての作用をも有する。これにより、基板Sの高さ方向位置が安定的に維持され、またカソード電極412と基板上面Saとの電気的接触を確実にすることができる。
As shown in FIG. 4(b), the
上側チャック411の上面411aには、Z方向に延びるシャフト部材413が取り付けられており、シャフト部材413は昇降機構414により昇降自在に支持されている。上側チャック411は例えばねじを用いてシャフト部材413に固結され着脱自在(すなわち交換可能)となっている。昇降機構414は、ソレノイド、リニアモーターまたはボールねじ機構等の適宜の直動機構を有しており、シャフト部材413を昇降させる。これにより、シャフト部材413の下端に取り付けられた上側チャック411が昇降する。ここでは、上側チャック411、シャフト部材413、昇降機構414等を含んで一体的に構成されたユニットを「上側チャックユニット410」と称する。
A
同様に、下側チャック421の上面421aには、Z方向に延びるシャフト部材423が取り付けられており、シャフト部材423は昇降機構424により昇降自在に支持されている。下側チャック421は例えばねじを用いてシャフト部材423に固結され着脱自在となっている。昇降機構424は、例えばソレノイド、リニアモーターまたはボールねじ機構等の適宜の直動機構を有しており、シャフト部材423を昇降させる。これにより、シャフト部材423の下端に取り付けられた下側チャック421が昇降する。ここでは、下側チャック421、シャフト部材423、昇降機構424等を含んで一体的に構成されたユニットを「下側チャックユニット420」と称する。
Similarly, a
上側チャックユニット410は、支持部材401に固定されている。したがって、上側チャック411は、支持部材401に対しては昇降移動のみが可能である。一方、下側チャックユニット420は、進退機構402を介して支持部材401に取り付けられている。具体的には、下側チャックユニット420が取り付けられた支持部材403が、X方向を可動方向とする進退機構402の可動部に結合されている。進退機構402は、例えばソレノイド、エアシリンダー、リニアモーターまたはボールねじ機構等の適宜の直動機構を有しており、その本体部が支持部材401に固定されている。
The
このため、進退機構402の作動により、下側チャックユニット420は、図示しないストッパーにより規定される可動範囲内でX方向に移動可能となっている。したがって、下側チャック421は、支持部材401に対し、昇降機構424の作動による昇降移動と、進退機構402が昇降機構424を移動させることによるX方向の進退移動とが可能となっている。
As a result, by operation of the advance/retract
下側チャック421が可動範囲内で最も(+X)側まで進出した状態では、図4(b)に実線で示すように、下側チャック421の(+X)側先端部が基板Sの端面よりも(+X)側に位置し、下側チャック421の上面421aが基板Sの下面Sbを支持することができる。一方、図4(b)に点線で示すように、下側チャック421が可動範囲内で最も(-X)側まで後退した状態では、下側チャック421の(+X)側先端部は基板Sの端面よりも(-X)側に退避している。このため、下側チャック421が昇降する際に基板Sに接触することが回避される。
When the
チャック機構400では、上側チャック411と下側チャック421とが協働してめっき槽41内で基板Sを把持する。具体的には、めっき位置に位置決めされたチャック機構400から上側チャック411と下側チャック421とがめっき槽41内まで下降し、搬送ローラー21により支持される基板Sの高さと同じ高さで基板Sの端部を把持する。このため、めっき槽41内において基板Sは、上面が平坦な水平姿勢で保持されることになる。このときの上側チャック411および下側チャック421のZ方向位置を、以下では「下部位置」と称することとする。
In the
図1および図3(b)に示すように、めっき槽41内における搬送経路Pの上方には、アノード電極ユニット45が配置されている。アノード電極ユニット45は、複数の板状材に分割され、それぞれが電源部7と電気的に接続される複数のアノード電極451を備えている。また、アノード電極451は、上部が開放された箱型の隔離槽450に収容されている。
As shown in Figures 1 and 3(b), an
図5はアノード電極ユニットの主要部の構成を模式的に示す図である。アノード電極451は水平方向に並べられた複数の電極板を有している。図5(a)に示す例では、3×3マトリクス状に配列された9枚の電極板451a~451iがアノード電極451を構成している。各電極板451a~451iのうち基板Sと対向する下面は、互いに同一の水平面内にある。
Figure 5 is a diagram showing a schematic configuration of the main parts of the anode electrode unit. The
アノード電極451は、電源部7に電気的に接続され電気エネルギーの供給を受ける。より具体的には、電源部7は、互いに独立して出力電流を設定可能な複数の出力部71a~71iを有しており、電極板451aに対して出力部71aが接続され、電極板451bに対して主力部71bが接続される、というように、複数の電極板と複数の出力部とが1対1に電気的に接続される。各出力部71a~71iは、例えば直流定電流源、または出力電流の上限を設定可能な直流もしくは脈流の電圧源により構成することができる。
The
各出力部71a~71iの出力電流は、制御部9からの制御指令に応じて定められる。具体的には、電源部7には設定記憶部72が設けられており、設定記憶部72は、各出力部71a~71iが出力すべき電流値に関する情報を記憶している。各出力部71a~71iは、設定記憶部72に記憶された情報に基づき、所定の電流値を有する電流を出力する。設定記憶部72が記憶保存する各出力部71a~71iの電流値については、制御部9からの制御指令により、またユーザーの操作入力により、変更設定が可能である。
The output current of each
隔離槽450は、アノード電極451の周囲を側方から取り囲む枠体452と、枠体452の下部を閉塞して隔離槽450の底部を形成する電解隔膜453とを備えている。枠体452は、平面視が概略矩形で上下方向に貫通しており、めっき液Lに対して耐腐食性を有する材料、例えば樹脂材料により形成される。また、電解隔膜453は、非イオン化物質を遮断する一方で金属イオンを通過させる材料により平板状またはシート状に形成されている。例えば多孔質樹脂材料、イオン交換樹脂材料等により、電解隔膜453を構成することができる。
The
電解隔膜453が枠体452の下部を閉塞し底面を形成することにより、上部が開口する矩形箱型の隔離槽450が構成される。この隔離槽450の内部空間454に、一点鎖線矢印で示すようにアノード電極451が収容される。これを可能とするために、隔離槽450を構成する枠体452は、平面視においてその内壁がアノード電極451の外形サイズよりも少し大きい矩形形状となっている。また、電極材料の消耗に伴う交換作業の利便性を考えて、アノード電極451は隔離槽450に対し着脱自在であることが好ましい。
The
次に説明するように、アノード電極451を収容した隔離槽450は、めっき槽41に貯留されためっき液Lに浸漬される。
As described below, the
図6は隔離槽がめっき槽に浸漬された状態を模式的に示す図である。図6(a)に示すように、隔離槽450は、その底面部をなす電解隔膜453の少なくとも下面が、めっき槽41に貯留されためっき液Lに接液するように配置される。また、隔離槽450の内部空間454には、第2のめっき液L2が、アノード電極451が液中に浸漬される程度に注入される。第2のめっき液L2の組成については特に限定されないが、例えばめっき槽41に貯留されためっき液Lと同一のものとすることができる。なお、ここでいう「同一組成」は供給時点でのものであり、処理の進行に伴って組成に差異が生じてもよい。また、例えば主成分の種類が第1のめっき液と同一であるなどで実質的に同一であるが、その濃度が異なる、または添加剤の有無、種類、含有量の少なくとも1つが部分的に異なるものであってもよい。また目的に応じて、第1のめっき液とは組成が異なる液体を第2のめっき液として用いることも可能である。
Figure 6 is a schematic diagram showing the state in which the isolation tank is immersed in the plating tank. As shown in Figure 6 (a), the
したがって、めっき槽41の内部においては、チャック機構400(上側チャック411、下側チャック421)により支持される基板Sとアノード電極451とが、めっき液L(+L2)および電解隔膜453を介して互いに対向配置されることになる。
Therefore, inside the
アノード電極451の下面と電解隔膜453の上面との間には、ゼロより大きい所定のギャップG1が設けられる。また、電解隔膜453の下面と基板Sの上面との間には、ゼロより大きい所定のギャップG2が設けられる。したがって、アノード電極451の下面と基板Sの上面との間のギャップGは、電解隔膜453の厚さtを用いて次式:
G=G1+G2+t
により表される。
A predetermined gap G1 larger than zero is provided between the lower surface of the
G = G1 + G2 + t
It is expressed by:
図5および図6(b)に示すように、各出力部71a~71iの一方出力端子は各電極板451a~451iに個別に接続される一方、他方出力端子は一括してカソード電極412に接続されている。そして、図4(b)に示すように、上側チャック411の下端にはカソード電極412が設けられて基板Sの上面に接触している。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6(b), one output terminal of each
したがって、電源部7の各出力部71a~71iから予め定められた大きさの出力電流がそれぞれ出力されると、図6(b)に矢印で示すように、アノード電極451から電解隔膜453を通過して基板Sの上面に向かう電流が生じる。この電流の作用による電気化学反応が、基板Sの上面にめっき皮膜を生じさせる。
Therefore, when a predetermined magnitude of output current is output from each of the
この電気化学反応においては、基板Sの上面における電流密度分布の不均一性がめっき皮膜の品質に影響を及ぼす。すなわち、組成および膜厚の均一な皮膜を得るためには、基板Sの面内において均一な電流密度分布が得られることが望ましい。しかしながら、基板Sが絶縁体であるガラス製であること、その外形形状が矩形であること、カソード電極412との電気的接触が基板Sの周縁部に限定されること等に起因して、電流密度を均一に保つことは容易でない。本実施形態のように、基板の一方主面にアノード電極を対向させ、基板の周縁部にカソード電極を接触させる電解めっき技術においては、基板の周縁部に電流集中が生じやすい。このため、周縁部における膜厚が中央部よりも大きくなってしまう傾向がある。特に、めっき処理のタクトタイム短縮を図る場合には、電源部7から供給される電流量を大きくする必要があるが、これにより電流の偏りも大きくなる。
In this electrochemical reaction, the non-uniformity of the current density distribution on the upper surface of the substrate S affects the quality of the plating film. That is, in order to obtain a film with a uniform composition and thickness, it is desirable to obtain a uniform current density distribution within the surface of the substrate S. However, it is not easy to maintain a uniform current density due to the fact that the substrate S is made of glass, which is an insulator, its outer shape is rectangular, and the electrical contact with the
この問題への対応としては例えば、基板の周縁部を遮断板で覆うことで電流集中を緩和させようとする技術がある。しかしながら、例えばディスプレイ装置用のガラス基板のように大型の基板に対しては、その周囲を覆う遮断板も大型のものが必要となり、しかも基板サイズに応じて遮断板のサイズも最適化する必要があり、これらは装置コストの上昇を招く。また、矩形基板に対して有効な遮断板のサイズおよび形状についても、これまで十分な知見があるとは言えない。 One way to address this problem is to cover the periphery of the substrate with a shield plate to reduce current concentration. However, for a large substrate, such as a glass substrate for a display device, a large shield plate is required to cover the periphery, and the size of the shield plate must be optimized according to the substrate size, which increases the cost of the device. Furthermore, there is not yet sufficient knowledge about the size and shape of the shield plate that is effective for rectangular substrates.
この実施形態では、アノード電極451が複数の電極板451a~451iに分割されている。そして、それぞれの電極板451a~451iに対しては、出力電流を互いに独立して設定可能な出力部71a~71iが個別に接続されている。このため、各電極板451a~451iに供給される電流量を個別に調整することで、アノード電極451から基板Sに向けて流れる電流の密度分布を変化させることが可能である。これにより、電流の偏りを是正し電流密度を均一な分布に近づけることで、めっき皮膜の均一性を向上させることが可能となる。
In this embodiment, the
前記したように、矩形基板では周縁部で電流集中が生じやすい。このことに鑑みると、各電極板451a~451iの間では、基板Sの中央部に対向する電極板451eにおいて電流量が少なく、水平方向にこれを取り囲むように配置された他の電極板において電流量がより多くなる傾向があると言える。したがって、中央に配置された電極板451eへの電流量が他の電極板よりも多くなるような設定とすることで、電流分布をより均一なものに近づけることができると期待される。
As mentioned above, current concentration is likely to occur at the periphery of rectangular substrates. In light of this, it can be said that, among the
また、基板SのX方向両端部にカソード電極412が接触するという保持態様から、X方向の端部ではY方向の端部よりも電流が大きくなる傾向があると予想される。このことから、電極板の配置においてY方向両端部に位置する電極板451b,451hについては、X方向両端部に位置する電極板451d,451fよりも大きな電流を与えることが望ましいと言える。
In addition, because the
このように、各電極板451a~451iに入力する電流については、基板Sの形状や電極配置に基づいて予め定めておくことが可能である。より精度よく電流密度の均一化を図るためには、予備実験によって電流分布を計測し、その結果から電流分布の偏りを補正するように、各電極板451a~451iへ供給する電流の設定値を出力部71a~71iごとに定めておけばよい。
In this way, the current input to each
基板表面付近における電流密度を均一化するという目的においては、例えば次のようにして電流設定値を最適化することができる。ここで、各電極板に与える電流値を当該電極板の下面(基板Sとの対向面)の面積(以下、「電極面積」と称する)で除した値を、「電極電流密度」と定義する。そして、この電極電流密度が基板上面Saのうち当該電極板に対向する部分における電流密度を表すと考えれば、電極電流密度が基板S上の各位置における適正な電流密度となるように、各電極板451a~451iへの出力電流値を定めればよい。このようにすると、各電極板451a~451iの電極面積が等しい場合、異なっている場合のいずれにおいても、各電極板451a~451iに対する出力電流値を適切に設定することが可能である。
For the purpose of uniforming the current density near the substrate surface, the current setting value can be optimized, for example, as follows. Here, the value obtained by dividing the current value given to each electrode plate by the area of the lower surface (surface facing the substrate S) of the electrode plate (hereinafter referred to as the "electrode area") is defined as the "electrode current density." If this electrode current density is considered to represent the current density in the portion of the substrate upper surface Sa facing the electrode plate, the output current value to each
例えば上記した事例のように、電流密度が基板Sの周縁部で高く中央部で低くなる傾向がある場合には、中央部に配置された電極板451eにおいて電極電流密度が大きく、その周囲に配置された他の電極板において電極電流密度が小さくなるような設定とすることで、全体としての電流密度分布の均一化を図ることができる。なお、電極板のうち、下面の一部が平面視において基板Sより外側に位置し、基板Sと対向していない部分があるものについては、基板Sと対向する部分の面積を実効的な電極面積と考えてもよい。また、電極板の周縁部が基板Sよりも相当に大きく外側に突出しているのでなければ、実際には基板Sよりも外側に当たる部分から出力される電流も基板Sに到達し、めっき反応に寄与することができる。この場合には、電極板全体を有効な電極とみなし電極面積に算入してもよい。
For example, as in the above example, when the current density tends to be high at the periphery of the substrate S and low at the center, the electrode current density is set to be high at the
定められた設定値については、電源部7の設定記憶部72にプリセット値として予め記憶させておき、これを読み出して各出力部71a~71iを動作させることができる。ユーザーおよび制御部9は、必要に応じてこの設定を変更することができる。これにより、例えば基板Sのサイズ変更等、電流分布を変化させる必要がある場合にも対応することができる。
The determined setting values are stored in advance as preset values in the
なお、隔離槽450については、底面だけでなく側壁面についてもイオン通過性を有する材料により構成することも考えられる。しかしながら、側壁面を介したイオンの移動は基板の周縁部への電流集中を招く原因となり、めっき皮膜の均一性を損なわせる。基板Sの上面と対向する隔離槽の底面を介したイオン移動のみを許容するようにすることで、このような電流集中を防止することができる。
It is also possible to construct the
同様の理由で、隔離槽450の底部をなす電解隔膜453の直下位置にカソード電極412が配置されていると、その部分では他より短い電流経路が形成されて、電流集中が生じる。これを回避するために、平面視において、カソード電極412は、基板上面Saのうちアノード電極451と対向する領域よりも外側、より好ましくは隔離槽450の底部よりも外側で基板Sに接触していることが好ましい。
For the same reason, if the
その意味では、枠体452をイオン通過性のない材料で構成することや、平面視における隔離槽450の外形サイズ(より厳密には、底部をなす電解隔膜453の外形サイズ)を基板Sの外形サイズより小さくしておくことも有効である。これらの構成では、電解隔膜453以外の経路でイオンが移動することが防止されるので、隔離槽自体が先行技術における遮断板と同様の機能を果たしているということもできる。図6(b)に示されるように、本実施形態ではこれらの条件が充足されている。
In that sense, it is also effective to construct the
このようにして実行される電解めっき処理では、電解液であるめっき液Lに対し可溶性を有する金属をアノード電極451に用いて、当該金属によるめっき皮膜を基板Sの表面に形成することが可能である。例えばガラス基板である基板Sに銅めっき皮膜を形成する目的には、めっき液L(L2)として例えば硫酸銅水溶液を、アノード電極451として例えば銅板を好適に適用可能である。
In the electrolytic plating process carried out in this manner, a metal that is soluble in the plating solution L, which is an electrolytic solution, is used as the
アノード電極451とカソード電極412との間に直流電圧が印加されアノード電極451に電流が供給されることで、アノード電極451から金属材料(例えば銅)がイオン化してめっき液L2中に溶け出す。イオン化した金属は電解隔膜453およびめっき液Lを通過して基板Sの上面に付着しめっき皮膜を形成する。つまり、このめっき反応におけるアノード電極451は、めっき皮膜の形成のために消費される材料を含む、いわゆる可溶性電極である。
When a DC voltage is applied between the
この過程において、アノード電極451は次第にめっき液L(L2)中に溶け出してゆき、このとき電極材料に含まれる非可溶性の不純物がアノード電極451から液中に遊離する。このようにしてめっき液中に生じる非可溶性の残渣は、「陽極スライム」または「陽極泥」と呼ばれることがある。
During this process, the
本実施形態では、被めっき面を上向きにした水平姿勢で基板Sが支持され、その上方にアノード電極451が配置されるという構造が採られている。このため、アノード電極451から遊離した不純物からなる陽極スライムは、下方に配置された基板Sに向かってめっき液中を沈降することになる。被めっき面である基板Sの上面にこのような不純物が付着すると、めっき不良を生じさせる原因となり、めっき皮膜の品質が低下する。
In this embodiment, the substrate S is supported in a horizontal position with the surface to be plated facing upward, and the
この問題に対応するため、本実施形態では、アノード電極451と基板Sとを隔離層450によって隔離している。具体的には、アノード電極451の下面と基板Sの上面との間に電解隔膜453が配置され、アノード電極451の側方は枠体452によって囲まれている。そして、隔離槽450はめっき槽41内のめっき液Lに浸漬されるとともに、その内部空間454はめっき液Lと同組成のめっき液L2で満たされている。
To address this problem, in this embodiment, the
したがって、めっき反応に与る金属イオンに対しては、めっき液L,L2および電解隔膜453を介してアノード電極451から基板Sへ向かう経路が確保されている一方で、めっき液中の液体成分および非可溶性成分に対しては、アノード電極451と基板Sとは隔離槽450によって相互に隔離されている。このため、非可溶性成分が凝集して生成される陽極スライムは電解隔膜453により遮られて基板Sに付着することがない。
Therefore, for the metal ions involved in the plating reaction, a path is secured from the
また、箱型の隔離槽450ではその上部が開口しているため、隔離槽450に収容されるアノード電極451の上方は開放された状態となっている。したがって、隔離槽450に対するアノード電極451の取り付け/取り外し作業を容易に行うことが可能である。反応の進行に伴いアノード電極451は消耗してゆくため、定期的な交換が必要である。上記構造は、このような交換作業における利便性を高めることにも資するものである。
In addition, since the box-shaped
そして、アノード電極451は、複数の電極板451a~451iに分割されている。そのため、交換作業については電極板ごとに行うことが可能である。このことは、交換における作業性を向上させるとともに、アノード電極451のうち必要が生じた電極板だけを交換することができるので、資源を有効活用することにもつながる。
The
水平方向における各電極板451a~451iの間隔については、例えば各電極板451a~451iの下面と基板Sとの距離よりも小さく、より好ましくは、当該距離の半分以下とすることができる。電極板間の間隔が大きくなると、基板上面Saのうち、いずれの電極板とも対向しない領域において十分な電流が供給されず電流密度にムラが生じるおそれがある。電極板から流れ出す電流は液中で電極板の外縁からある程度の広がりを持つことが知られている。これに関する本願発明者の知見によれば、上記のように間隔を設定することで、このような電流ムラを抑制することが可能である。
The horizontal spacing between each of the
次に、アノード電極ユニット45における隔離槽450を支持するための機構について説明する。隔離槽450の底面は基板Sと対向配置され、かつ、隔離槽450はめっき槽41に貯留されためっき液Lに浸漬されるという構成上の制約から、隔離槽450の支持機構については隔離槽450の上方に設ける必要がある。また、めっき液L2のリフレッシュおよび電解隔膜453への陽極スライムの堆積の抑制のために、隔離槽450に貯留されるめっき液L2については定期的に入れ替えられることが望ましい。以下に説明する支持機構は、このような要求に応じたものである。
Next, a mechanism for supporting the
図7はアノード電極ユニットにおける隔離槽の支持機構を示す外観斜視図である。なお、図7では、支持機構の構造を明示するために、隔離槽450の内部空間454に収容されるアノード電極451の記載を省略している。アノード電極ユニット45において、隔離槽450は支持機構460を介して筐体10に取り付けられている。支持機構460は、フレーム10に固定されためっき槽41に対し、隔離槽450を昇降移動自在に支持する。
Figure 7 is an external perspective view showing the support mechanism for the isolation tank in the anode electrode unit. Note that in Figure 7, the
支持機構460は、上下方向(Z方向)に配列された支持フレーム461,462,463を備えている。これらの支持フレームは、最も下側に配置された第1の支持フレーム461が隔離槽450を支持し、その上に配置された第2の支持フレーム462が第1の支持フレーム461を支持し、さらにその上に配置された第3の支持フレーム463が第2の支持フレーム462を支持し、第3の支持フレーム463が筐体10の上部フレーム11(図1、図3(a))に固定される、という関係を有している。
The
支持フレーム461~463の各々は、概略矩形の外形を有し、中央部が上下方向に貫通する額縁状の構造となっている。このうち最上部にある第3の支持フレーム463には、上下方向を作動方向とする昇降ガイド機構466が4組取り付けられている。具体的には、支持フレーム463の四隅に昇降ガイド機構466のリニアブッシュ466aが設けられている。リニアブッシュ466aは上下方向に貫通する中空筒状部材であり、該中空部には可動ロッド466bが挿通される。可動ロッド466bはリニアブッシュ466aから下向きに延び、その下端は下方にある第2の支持フレーム462に結合されている。
Each of the support frames 461 to 463 has a roughly rectangular outer shape and a frame-like structure with a vertically penetrating central portion. Four sets of
制御部9からの制御指令に応じて後述する昇降機構47が作動すると、可動ロッド466bが所定の可動範囲内で上下動し、これにより、可動ロッド466bの下端に結合された第2の支持フレーム462が昇降する。このとき、第2の支持フレーム462に支持される第1の支持フレーム461と、第1の支持フレーム461により支持される隔離槽450とについても同様に昇降することになる。
When the
同様に、第2の支持フレーム462には、上下方向を作動方向とする4組の昇降ガイド機構465が取り付けられている。具体的には、支持フレーム462の四隅に昇降ガイド機構465のブッシュ465aが設けられ、リニアブッシュ465a該中には可動ロッド465bが挿通される。可動ロッド465bはリニアブッシュ465aから下向きに延び、その下端は下方にある第1の支持フレーム461に結合されている。
Similarly, four sets of
制御部9からの制御指令に応じて昇降機構47が作動すると、可動ロッド465bが所定の可動範囲内で上下動し、これにより、可動ロッド465bの下端に結合された第1の支持フレーム461が昇降する。このとき、第1の支持フレーム461に支持される隔離槽450についても同様に昇降することになる。
When the
このように、昇降ガイド機構465,466は、昇降機構47と協働して隔離槽450を上下方向に移動させることができる。昇降ガイド機構465,466としては、上記した筒状のリニアブッシュと可動ロッドとの組み合わせ以外にも各種の機構を適用可能である。例えばガイドレールとスライダーとを組み合わせた直動ガイド機構のように、対象物の移動を一方向に規制することのできる各種の機構を用いることができる。なお、昇降ガイド機構465,466は、次に述べる昇降ガイド機構464と同様に、ダンパー機能が設けられたものであってもよい。
In this way, the lifting
一方、第1の支持フレーム461は、隔離槽450を上下動自在、かつX軸まわりに傾斜自在に支持している。具体的には、第1の支持フレーム461には4組の昇降ガイド機構464が取り付けられており、昇降ガイド機構464のリニアブッシュ464aから下向きに可動ロッド464bが延びている。後述するように、昇降ガイド機構464はダンパー機構を有しており、これにより、隔離槽450を昇降させる際に隔離槽450に伝わる衝撃の緩和が図られている。
On the other hand, the
また、隔離槽450を構成する枠体452の上部には、X方向に延びる板材455aとY方向に延びる板材455bとを組み合わせたフレーム455が取り付けられており、フレーム455の上部の4箇所に、ヒンジ部材455cが取り付けられている。4つの昇降ガイド機構464それぞれから延びる可動ロッド464bの下端は、それぞれ直下位置にあるヒンジ部材455cに係合されて、X軸に平行な軸まわりに回動自在に取り付けられている。このように、隔離槽450は、支持機構460を介して支持フレーム461に支持されている。
A
また、4つのヒンジ部材455cのうち(-Y)側に配置された2つのヒンジ部材455c,455cの間には、適宜の支持部材で回転自在に軸支されたローラー部材455fが設けられている。ローラー部材455fは駆動機構に接続されておらず、自由回転が可能である。ローラー部材455fの作用については後で説明する。
A
また、隔離槽450の周囲には、隔離槽450に対しめっき液L2の給排を行うための設備が配置されている。すなわち、隔離槽450の上方には、めっき液給排部49から送出されるめっき液を隔離槽450の内部空間454に向けて吐出するためのノズル491が設けられている。ノズル491は、適宜の固定部材を介してフレーム455に取り付けられている。
In addition, equipment for supplying and discharging plating solution L2 to and from the
めっき液給排部49とノズル491との間は配管492によって接続されてめっき液の供給経路が形成されており、該配管492のうち隔離槽450に近い位置にフレキシブルジョイント493が設けられている。フレキシブルジョイントは、配管の少なくとも一部がゴムなどの可撓性材料で形成された配管部材であり、主に非可撓性の管材で構成された配管系の一部に挿入されることで、当該挿入箇所で配管の撓みが許容されるようになる。例えば配管同士の接続箇所における相互の位置ずれや振動を吸収する等の目的で、フレキシブルジョイントが広く利用されている。
The plating solution supply/
後述するように、めっき液を効率よく排出するために、隔離槽450はX軸まわりに回動自在に設けられている。配管492にフレキシブルジョイント493を介挿することで、このような回動を許容しつつ、めっき液給排部49とノズル491との間にめっき液の供給経路を形成することができる。
As described below, in order to efficiently discharge the plating solution, the
また、隔離槽450には、内部空間454に貯留されためっき液をめっき液給排部49へ排出するための配管も設けられている。具体的には、隔離槽450を構成する枠体452のうち、(+Y)側の側面下部に貫通孔452aが設けられ、ここに排出用の配管494が接続される。めっき液供給用の配管492と同様に、排出用の配管494にもフレキシブルジョイント495が介挿される。
The
さらに、アノード電極ユニット45の上方には、筐体10のフレーム11に固定された昇降機構47が設けられている。ここでは原理説明のため、昇降機構47はワイヤーの巻き上げにより対象物を昇降させるウィンチ機構であるとする。すなわち、昇降機構47からはワイヤー471が下向きに垂らされ、ワイヤー471は各支持フレーム461~463の中央部の開口を通して隔離槽450の直上位置まで達している。ワイヤー471の下端は、フレーム455に設けられた繋止部455dに取り付けられている。フレーム455に設けられる繋止部455dは、Y方向に並ぶ2つのヒンジ部材455c、455cの中間位置よりも(-Y)側に寄った位置に配設される。
Furthermore, above the
昇降機構47は制御部9からの制御指令に応じて作動し、ワイヤー471に繋止されたフレーム455と一体的に、隔離槽450を上下方向に移動させる。このような隔離槽450の上下動については、上記以外にも各種の駆動方式の機構を用いて実現可能である。例えば、公知のボールねじ機構やエアシリンダー機構、リニアモーター機構等の直動機構、またジップチェーンアクチュエータ(登録商標)として商品化されているものを好適に適用可能である。
The
図8は隔離槽へのめっき液の給排の様子を模式的に示す図である。図7では簡略化されているが、図8(a)に示すように、昇降ガイド機構464は、鉛直方向(Z方向)に延びる可動ロッド464bが挿通されるリニアブッシュ(直動ベアリング、リニアベアリング等とも称される)464a、リニアブッシュ464aが取り付けられるベース部材464c、可動ロッド464bの上端に取り付けられたプレート状のブラケット464d、および、プレート部材464dとベース部材464cとの間に設けられたダンパー機構464eを備えている。ダンパー機構464eとしては、例えば公知のショックアブソーバーを適用可能である。
Figure 8 is a schematic diagram showing the supply and discharge of plating solution to and from the isolation tank. Although simplified in Figure 7, as shown in Figure 8(a), the
可動ロッド464bはリニアブッシュ464aに対して上下動自在に挿通されている。可動ロッド464bが上下動すると、これに伴ってブラケット464dも上下動する。ブラケット464dが下降する際、ブラケット464dがダンパー機構464eに当接すると、それ以上の下方への変位が規制される。すなわち、ダンパー機構464eは、可動ロッド464bが上下動することを許容しつつ、その可動範囲を規定し、また下降停止時の衝撃を和らげる機能を有する。
The
Y方向において、昇降ガイド機構464は位置を異ならせて2組設けられる。また、各昇降ガイド機構464の可動ロッド464bの下端は、隔離槽450のフレーム455に取り付けられたヒンジ部材455cに係合されている。これにより、定常状態では隔離槽450は略水平姿勢で支持される。
Two sets of
このように隔離槽450が略水平姿勢で支持された状態で、図8(a)に白抜き矢印で示すように、めっき液給排部49から配管491を通じてめっき液L2が隔離槽450に供給されてくる。めっき液L2はノズル491の下面に設けられた吐出口から隔離槽450の内部空間454に向けて吐出され、こうして隔離槽450にめっき液L2が供給される。アノード電極451がめっき液L2に浸漬された状態で、めっき処理が実行される。
With the
めっき処理の終了後、既存のめっき液を排出し新たなめっき液を補充することで、内部空間454内のめっき液L2をリフレッシュすることができる。ただし、隔離槽450からめっき液L2を排出するのに当たり、隔離槽450の下方に排出経路を設けることができない。というのは、隔離槽450の直下位置に基板Sが配置されるからである。
After the plating process is completed, the plating solution L2 in the
また、隔離槽450からめっき槽41へめっき液L2を流し、めっき槽41を介してめっき液L2を排出することも考えられる。しかしながら、このようにするとめっき液L2に含まれる陽極スライムがめっき槽41に混入することになるため、めっき槽41からの排出とは独立した経路でめっき液L2を排出することが好ましい。
It is also possible to flow plating solution L2 from the
同じ理由で、隔離槽450へのめっき液供給、および、後述する隔離槽450を傾けて排液を促進する処理においても、めっき液L2が隔離槽450から溢れてめっき槽41へ流入することは避ける必要がある。
For the same reason, when supplying plating solution to the
これらの要求を満たしつつ排液を行うためには、隔離槽450の側壁面に排出口を設けめっき液を側方へ排出することになるが、下面に排出口を設ける場合に比べて、排出のスムーズさが損なわれることは避けられない。そこで、この実施形態では、隔離槽450の(+Y)側側面に排出口としての貫通孔452aを設けて排出用の配管494を接続するとともに、めっき液L2の排出時には、排出口とは反対側、つまり(-Y)側で隔離槽450を持ち上げて底面を傾斜させる。こうすることで、内部空間454からのめっき液L2の排出を促進させることができる。
In order to discharge the liquid while satisfying these requirements, an outlet is provided on the side wall of the
具体的には、昇降機構47がワイヤー471を巻き上げることで、図8(b)に破線矢印で示すように、フレーム455を引き上げて隔離槽450の(-Y)側端部を持ち上げることができる。こうして隔離槽450が、その底面が水平面に対して傾斜する傾斜姿勢となることで、図8(b)に白抜き矢印で示すように、内部空間454に貯留されるめっき液L2は排出口となる貫通孔452aに向けて流れ込む。こうしてめっき液L2の排出が促進される。配管494に流れ込んだ廃液はめっき液給排部49により回収される。
Specifically, the
回動自在のヒンジ部材455cを介して接続される昇降ガイド機構464による隔離槽450の支持態様は、このような隔離槽450の傾斜を許容するものとなっている。すなわち、Y方向に位置を異ならせて配置された1対の昇降ガイド機構464,464のそれぞれにおいて、可動ロッド464bが互いに独立して上下動することで、隔離槽450が傾いた状態を実現することができる。
The manner in which the
また、隔離槽450に接続されるめっき液供給用の配管492および排出用の配管494には、それぞれフレキシブルジョイント493,495が介挿されている。したがって、これらの配管が接続された状態のまま、隔離槽450を傾斜させることが可能となっている。
Furthermore,
図9ないし図11は隔離槽の昇降動作をより詳しく説明する図であり、より具体的にはローラー部材455fの作用を説明するための図である。なお、これらの図においては、理解を容易にするために、説明に必要のない一部の構成については記載を省略したり、構造を簡略化して図示したりすることがある。また、ヒンジ部材455cにより隠されるローラー部材455fの作用を説明するために、その配設位置を実際より(+Y)側に変更して示している。
Figures 9 to 11 are diagrams for explaining the raising and lowering operation of the isolation tank in more detail, and more specifically, for explaining the action of the
図9に示すように、隔離槽450の上部には、回転自在のローラー部材455fが設けられている。また、支持フレーム461の下面のうち、ローラー部材455fの直上に当たる位置には、下面が水平面に対して傾いた傾斜面となったテーパー部材468が取り付けられている。昇降機構47が作動し、破線矢印で示すようにワイヤー471が巻き上げられると、隔離槽450が傾斜姿勢のまま上方へ引き上げられ、ローラー部材455fとテーパー部材468とが次第に接近する。
As shown in FIG. 9, a freely
図10に示すように、ローラー部材455fがテーパー部材468の下面、つまり傾斜面に当接し、これによりローラー部材455fの上方へのさらなる変位は規制される。この状態のまま隔離槽450がさらに上方へ引き上げられると、隔離槽450の(-Y)側端部の上昇がローラー部材455fとテーパー部材468とにより規制される一方で、隔離槽450の(+Y)側端部ではさらなる上昇の余地がある。
As shown in FIG. 10, the
このため、隔離槽450の(+Y)側端部がさらに持ち上げられ、最終的には図11に示すように、隔離槽450が水平姿勢で保持されることになる。このように、めっき槽41から隔離槽450が引き上げられる過程において、隔離槽450が一時的に傾けられてめっき液L2の排出が行われるが、最終的に隔離槽450は水平姿勢に戻される。
As a result, the (+Y) end of the
隔離槽450が上方へ退避した位置から下降する際には、上記と逆の動作となる。すなわち、隔離槽450は水平姿勢から一時的に傾斜姿勢となるが、めっき槽41内に収容される際には水平姿勢に戻る。こうして新たなめっき液L2の供給を受けることが可能となる。
When the
図12は支持機構全体の昇降動作を示す図である。上記では、支持フレーム461に対して隔離槽450を昇降させる昇降ガイド機構464の動作について説明した。図7に示した通り、この支持機構460は、支持フレーム461が、支持フレーム462に取り付けられた昇降ガイド機構465によって支持され、さらに支持フレーム462が支持フレーム463に取り付けられた昇降ガイド機構466によって支持されるという構造を有している。
Figure 12 is a diagram showing the lifting and lowering operation of the entire support mechanism. Above, the operation of the lifting and lowering
昇降ガイド機構465,466の構造および動作は、ダンパー機構が省かれていることを除けば昇降ガイド機構464と同じである。このため、支持フレーム461は支持フレーム462に対し昇降可能であり、さらに支持フレーム462は支持フレーム463に対し昇降可能である。したがって、支持機構460においては、図12上図に示すように、支持フレーム461,462がそれぞれの支持主体に対して最も下降した状態と、図12下図に示すように、支持フレーム461,462がそれぞれの支持主体に対して最も上昇した状態との間での遷移が可能である。支持フレーム463は装置筐体10を構成する上部フレーム11に固定されているから、このような構造は隔離槽450の上下方向の可動範囲を大きくすることに寄与する。
The structure and operation of the lifting
図13はこのめっき装置の電気的構成を示すブロック図である。上記のように構成されためっき装置1において、制御部9は、装置各部を制御して、めっき装置1に所定の処理を行わせる。制御部9のハードウェア構成としては、例えば一般的なコンピューター装置と同様のものを用いることができる。すなわち、制御部9としては、CPU(Central Processing Unit)91、メモリー92、ストレージ93、入力部94、表示部95、インターフェース部96等を備えたものを用いることができる。
Figure 13 is a block diagram showing the electrical configuration of this plating apparatus. In the
メモリー92は、処理の過程で生じた各種のデータを一時的に記憶する。ストレージ93は、各種データおよび制御プログラム931を長期的に記憶する。入力部94および表示部95は、ユーザーインターフェース機能を担う。インターフェース部96は、外部機器等の通信を担う。
The
CPU91は、予めストレージ93に記憶されている制御プログラム931を読み出して実行し、これに基づき装置各部を制御して所定の動作を行わせることにより、後述する各種の動作を実現する。この目的のために、CPU91は、搬送部2の動作を制御する搬送制御部911、チャック部40の動作を制御するチャック制御部912、各種流体の供給源を制御してその供給および排出を司る給排制御部913、配管上のバルブを制御して流通する流体の流量を調整する流量制御部914、電源部7による電極への給電を制御する給電制御部915等の機能ブロックをソフトウェア的に実現する。これらの機能ブロックのうち少なくとも一部は、例えば専用ハードウェアとして構成されてもよい。
The
なお、本願出願人が先に開示した特願2022-094449の明細書および図面には、本実施形態のめっき装置1と基本的な構成が類似するめっき装置が開示されており、装置各部の構造やその機能、装置の動作等についても詳しい記載がある。
The specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2022-094449, previously disclosed by the applicant, disclose a plating apparatus similar in basic configuration to the
次に、上記のように構成されためっき装置1の動作について説明する。めっき装置1の基本的な動作の流れは概略以下の通りである。未処理の基板Sは搬入部3に搬入される。基板Sは搬入部3からめっき処理部4に搬送され、めっき処理部4は基板Sに対して電解めっき処理を実行し、その表面(上面Sa)に金属皮膜を形成する。めっき処理された基板Sはリンス処理部5でリンス処理を受け、最終的に搬出部6へ搬出される。
Next, the operation of the
図14はめっき処理を示すフローチャートである。また、図15は各部の動作を模式的に示す図である。より具体的には、図15は、時刻Tの経過に沿った各部の動作を、上から下に向かう方向を時間軸として示したものである。時刻T0において搬入部3に未処理の基板Sが与えられた後、装置各部は次のような動作を実行する。図において括弧内は各部の初期状態を表している。また、図15において、各処理部の縦線が太線で表されている部分は、基板Sが当該処理部に存在していることを意味している。
Figure 14 is a flow chart showing the plating process. Figure 15 is a diagram showing the operation of each part. More specifically, Figure 15 shows the operation of each part as time T progresses, with the time axis running from top to bottom. After an unprocessed substrate S is provided to the
めっき装置1の各部は、予め所定の初期状態に設定される。初期状態においては、チャック機構400はめっき槽41上方のめっき位置に位置決めされ、上側チャック411および下側チャック421はめっき槽41と干渉しない上部位置に位置決めされる。なお、搬送経路Pに沿った基板Sの搬送の障害とならない限りにおいて、上側チャック411および下側チャック421はより下方に位置決めされていてもよい。
Each part of the
搬入部3では、搬入された基板Sが一時的に留置されている。めっき処理部4では、めっき槽41のシャッター41a,41bが開かれ、搬送経路Pに沿った基板Sの搬送が可能となっている。このとき、めっき槽41内には、めっき液給排部49から供給されためっき液が開口部から流出しない程度の高さまで貯留されている。また、アノード電極ユニット45では、隔離槽450が上方に退避しており、その内部空間454にめっき液は貯留されていない。リンス処理部5においても、リンス槽51のシャッター51a,51bが開かれ、搬送経路Pに沿った基板Sの搬送が可能な状態となっている。搬出部6には、この時点では基板Sは存在しない。
In the
時刻T1において搬送部2が基板Sの搬送を開始し、基板Sは搬送経路Pに沿って搬送方向Dt(+Y方向)に搬送され、最終的にめっき槽41まで搬送されてくる(ステップS101)。図15において破線矢印は、搬送部2による基板Sの移送を表している。
At time T1, the
基板Sがめっき槽41に搬入されるとシャッター41a,41bは閉じられる。めっき槽41に収容された基板Sに向けてチャック機構400の上側チャック411および下側チャック421が下降し基板Sを把持する(ステップS102)。また、アノード電極ユニット45では、隔離槽450が下降し、めっき槽41内で保持される基板Sの上面に対向配置される。なお、予め隔離槽450が下降した状態で、基板Sがめっき槽41に搬送される態様でもよい。
When the substrate S is carried into the
この状態で、めっき液給排部49からめっき槽41にめっき液Lが供給される(ステップS103)。また、これと並行して、めっき液給排部49から隔離槽450へめっき液L2が供給される。これにより、めっき槽41中のめっき液Lに基板Sが浸漬され、隔離槽450中のめっき液L2にアノード電極451が浸漬され、かつ、隔離槽450の底面の電解隔膜453の下面がめっき槽41内のめっき液Lに接液した状態(図6(a))が実現される。
In this state, plating solution L is supplied from the plating solution supply/
そして、電源部7の各出力部71a等から所定の電流が出力されることで(ステップS104)、基板Sがめっき処理される。基板Sの上面SaのうちX方向の両端部に、Y方向に長く延びるカソード電極を接触させることで、基板Sの上面Saにおける電流密度のばらつきが抑えられ、均一性の良好なめっき皮膜を形成することが可能となる。
Then, a predetermined current is output from each
このとき、チャック機構400と搬送ローラー21とが連動して基板Sをめっき槽41内で揺動させることで(ステップS105)、めっき皮膜の均一性をより向上させることができる。具体的には、移動機構43の作動により、チャック機構400を支持する支持フレーム430が、(+Dt)方向への移動と(-Dt)方向への移動とを交互に繰り返す。これにより、支持フレーム430に取り付けられたチャック機構400が一体的にY方向に往復移動し、チャック機構400に保持された基板Sがめっき液L内でY方向に揺動する。
At this time, the
このとき、搬送ローラー21は支持フレーム430と連動する。すなわち、支持フレーム430が(+Y)方向へ移動しチャック機構400が基板Sを(+Y)方向に移動させるとき、搬送ローラー21は正転、つまり基板Sを搬送方向Dtに搬送する方向に回転する。一方、支持フレーム430が(-Y)方向へ移動しチャック機構400が基板Sを(-Y)方向に移動させるとき、搬送ローラー21は逆転、つまり基板Sを搬送方向Dtとは反対の方向(-Dt)に搬送するように回転する。
At this time, the
このようにめっき液L中で基板Sを揺動させることで、めっき液Lを撹拌して液中イオン濃度の偏りを低減させ、めっき皮膜の均一性を高めることができる。めっき槽41内での基板Sの揺動は、基板Sの端部を把持するチャック機構400と、基板Sの中央部を下面側から支持する搬送ローラー21との連動によって実現される。このため、基板Sに局所的な応力が加わるのを防止し、水平姿勢を維持しつつ基板Sを揺動させることが可能となる。
By oscillating the substrate S in the plating solution L in this manner, the plating solution L is stirred, reducing bias in the ion concentration in the solution and improving the uniformity of the plating film. The oscillation of the substrate S in the
基板Sをめっき液Lに浸漬し、電極間に電流を供給しつつ基板Sを揺動させる状態を一定時間継続した後、電流供給が停止されることで(ステップS106)、めっき処理が停止される。そして、めっき槽41からはめっき液Lが、隔離槽450からはめっき液L2がそれぞれ排出される(ステップS107)。隔離槽450からの排出に際しては、支持機構460により隔離槽450が上方へ退避した状態で、昇降機構47が作動して隔離槽450の(-Y)側端部が持ち上げられる。
After the substrate S is immersed in the plating solution L and the state in which the substrate S is oscillated while a current is supplied between the electrodes is continued for a certain period of time, the current supply is stopped (step S106) to stop the plating process. Then, the plating solution L is discharged from the
そして、チャック機構400による基板Sの把持が解除され(ステップS108)、シャッター41bが開かれて、時刻T2において搬送部2は基板Sをめっき処理部4からリンス処理部5へ移送する(ステップS109)。めっき液Lの排出後に基板Sの把持を解除することで、カソード電極412がめっき液に接触するのを回避することができる。なお、アノード電極451についてはこのような制約はない。そのため、隔離槽450からの排出については、電流停止後の任意のタイミングで実行することができる。すなわち、めっき槽41からのめっき液Lの排出と同時である必要はない。
Then, the grip of the substrate S by the
リンス処理部5では、リンス槽51に基板Sが収容されるとシャッター51a,51bが閉じられ、リンス液給排部59からリンス液が供給されて、基板Sがリンス処理される(ステップS110)。リンス処理が所定時間行われた後、リンス液の供給が停止されシャッター51bが開かれて、時刻T3において基板Sは搬出部6に払い出される(ステップS111)。
In the rinse
なお、めっき槽41からのめっき液の排出においては、槽内の液体を完全に排出することを要しない。すなわち、槽内で支持される基板Sが液体から露出し搬出可能となる程度まで液体が排出されている限りにおいて、槽内に液体が残留していることは問題ない。むしろ、液体を残留させておくことで、次の基板Sに対する処理の際に槽内を満たすのに必要な液体の量を低減させることが可能となる。このことは、液体の消費量を少なくし環境負荷を低減させることに資する。
When discharging the plating solution from the
一方、基板Sの把持を解除した後のチャック機構400は、上側チャック411および下側チャック421に付着しためっき液を除去するための洗浄処理を受ける(ステップS112)。洗浄処理の内容は任意であるが、例えばその一例は次の通りである。すなわち、支持機構43が支持フレーム430を(-Y)方向へ移動させて、各チャック機構400を、バット44上方の洗浄位置へ位置決めする。この状態で、洗浄機構48が適宜の洗浄液供給やエア噴射により、チャック機構400、より具体的には上側チャック411および下側チャック421を洗浄する。
After releasing the grip of the substrate S, the
めっき位置と洗浄位置との間におけるチャック機構400の移動では、図2に点線で示すように、上側チャック411および下側チャック421は、昇降機構412,422により上方に退避した状態となる。これにより、移動の際に上側チャック411および下側チャック421がめっき槽41の壁面に接触することが未然に防止されている。このときの上側チャック411および下側チャック421のZ方向位置を、以下では「上部位置」と称することとする。
When the
洗浄後のチャック機構400はめっき位置へ戻される(ステップS113)。こうしてチャック機構400が洗浄されることで、次の基板Sに対する処理を実行する際に、残留付着しためっき液が基板Sに付着するのを防止することができる。さらに処理すべき基板Sがある場合には、ステップS101に戻って上記処理が繰り返される。
After cleaning, the
以上のように、この実施形態のめっき装置では、めっき処理の対象物である基板Sが、被めっき面となる一方主面Saが上向きとなる水平姿勢、いわゆるフェースアップ状態でめっき槽41内に支持される。基板Sの周縁部にカソード電極412が接触し、アノード電極451は基板Sの上面に対向配置される。
As described above, in the plating apparatus of this embodiment, the substrate S, which is the object of plating, is supported in the
ただし、アノード電極451と基板Sとの間は電解隔膜453により隔てられる。これにより、めっき皮膜の材料となる金属イオンについてはアノード電極451と基板Sとの間の通経路が確保される一方、非可溶性成分および液体成分についてはアノード電極451と基板Sとが隔離される。したがって、アノード電極451からの遊離物により生じる陽極スライムが基板Sに付着し、めっき皮膜の品質を低下させることが回避される。
However, the
また、アノード電極451は複数の電極板451a~451iに分割されており、各電極板に対し、電源部7の定電流源である出力部71a~71iが個別に接続される。そして、各出力部71a~71iからの出力電流が個別に設定可能である。このため、基板Sが大型である場合でも、基板Sの面内における電流密度分布の偏りを抑制し、めっき皮膜の膜厚の均一化を図ることが可能である。
The
また、隔離槽450におけるめっき液の交換に関して、隔離槽450の下面が基板Sと対向配置される都合上、隔離槽450の下方に排液のための機構を設けることが困難である。そこで、この実施形態では、隔離槽450の側壁面に排出口が設けられる。さらに、排液を効率よく進行させるために、排出口が設けられた側壁面とは反対側で、隔離槽450の端部を持ち上げ底面を傾斜させる機構が設けられる。これにより、めっき液の排出促進が図られている。
In addition, with regard to replacing the plating solution in the
すなわち、この実施形態の隔離槽450は、底面が水平となる水平姿勢と、底面が水平面に対し有意に傾斜する傾斜姿勢との間で姿勢を切り替えることが可能である。水平姿勢ではアノード電極451を基板Sに対向させてめっき処理を行うことができる一方、傾斜姿勢では隔離槽451の内部空間454に残留するめっき液を効率よく排出することができ、その後に新たなめっき液を受け入れることで、内部空間454に貯留されるめっき液をフレッシュな状態に維持することができる。
In other words, the
<変形例>
図16はアノード電極の変形例を示す図である。上記実施形態におけるアノード電極451は、概ね同一形状を有する9枚の電極板451a~451iを3×3のマトリクス状に配置したものである。しかしながら、アノード電極を複数に分割するパターンはこれに限定されず、種々のものが考えられる。例えば図16(a)に示すアノード電極456では、略同一形状の電極板が5×4マトリクス配置されている。このように、電極板の配設数は上記実施形態のものに限定されず任意である。
<Modification>
FIG. 16 is a diagram showing a modified example of the anode electrode. The
また、図16(b)に示すアノード電極457では、比較的均一な電流密度を得やすい中央部については大面積の電極板を配置する一方、電流密度の偏りが生じやすい周縁部およびコーナー部については電極板の面積をより小さくすることで、電流密度分布の微調整を行いやすくしている。このように、各電極板の形状および大きさについても、目的に応じて適宜定めることが可能である。
In addition, in the
また、図16(c)に示すアノード電極458は、中央部に配置された矩形の電極板の周囲を、外形が矩形で中央が開口する額縁状の電極板で多重に取り囲んだ構造を有している。このような構造によっても、基板Sの中央部と周縁部とで互いに独立に電流密度を設定する、という目的を達成可能である。
The
このように、アノード電極の分割パターンについては各種のものが考えられる。分割パターンの設定および各電極板への電流配分に際しては、例えば、予備実験によって電流密度分布を実測し、その結果に基づいて決定する方法を採ることができる。具体的には、基板表面のうち電流密度の変動が小さい領域ではこれに対向する電極板を細かく分割する必要性は低く、逆に電流密度の変動が大きい領域では、電極板を細かく分割することで、電流密度分布の調整を行いやすくすることができる。また、電流密度が高くなる領域ほど電流設定値を小さくすることで、電流密度の均一化を図ることができる。 As such, various division patterns of the anode electrode are possible. When setting the division pattern and allocating current to each electrode plate, for example, a method can be adopted in which the current density distribution is measured in a preliminary experiment and then determined based on the results. Specifically, in areas of the substrate surface where the current density fluctuation is small, there is little need to finely divide the opposing electrode plate, and conversely, in areas where the current density fluctuation is large, finely dividing the electrode plate makes it easier to adjust the current density distribution. Also, by reducing the current setting value in areas with higher current density, the current density can be made more uniform.
特に、矩形基板の4辺のうち対向する2辺をチャック保持する場合、これら2辺の近傍にカソード電極が配置されるから、保持されない2辺の近傍との間で電流分布は大きく異なると予想される。このような場合でも、アノード電極の分割パターンおよび各電極板への供給電流値を調整することで、電流密度分布の偏りを抑えて、めっき皮膜の均一性向上を図ることができる。 In particular, when two opposing sides of the four sides of a rectangular substrate are held by the chuck, the cathode electrodes are placed near these two sides, so it is expected that the current distribution will be significantly different from the areas near the two sides that are not held. Even in such cases, it is possible to reduce bias in the current density distribution and improve the uniformity of the plating film by adjusting the division pattern of the anode electrodes and the current value supplied to each electrode plate.
図17はアノード電極ユニットにおける支持機構の変形例を模式的に示す図である。なお、ここでは上記実施形態と共通のまたは相当する構成については共通の符号を付して説明を省略する。上記実施形態では、Y方向に並べられた2つのヒンジ部材455cの中間点からY方向に片寄った位置で隔離槽450に取り付けられたワイヤー471を昇降機構47が巻き上げることで隔離槽450を傾かせている。これに代えて、例えば図17(a)に示すように、ばね定数が有意に異なる2つのサスペンション機構467a,467bで隔離槽450を支持する構成を採ることができる。すなわち、支持フレーム461に取り付けられたサスペンション機構467a,467bが隔離槽450のフレーム455に結合されることにより、隔離槽450が支持される。
Figure 17 is a schematic diagram showing a modified example of the support mechanism in the anode electrode unit. Note that here, common reference numerals are used for configurations common to or corresponding to the above embodiment, and description thereof is omitted. In the above embodiment, the
隔離槽450を水平姿勢に維持するため、隔離槽450の下方への変位を規制するストッパー469が適宜設けられることが好ましい。なおストッパーの形状や配設位置は図示に限らず、隔離槽450の下方への変位を直接的または間接的に規制することができる限りにおいて任意である。
In order to maintain the
図17(b)に示すように、支持機構460が支持フレーム461を上昇させると、2つのサスペンション機構467a,467bのばね定数が互いに異なっているため、隔離槽450は傾斜した状態となる。図17(b)に示す例では、(-Y)側に設けられた支持機構467aのばね定数が(+Y)側に設けられたサスペンション機構467bのばね定数よりも大きく、このため隔離部材450の(-Y)側端部が持ち上がる。これにより、上記実施形態と同様の作用が得られる。なお、このように支持機構460自体が隔離槽450を傾かせるための構造を介して隔離槽450を支持している場合には、昇降機構47は、2つのヒンジ部材455cのY方向における中間位置を作用点として隔離槽450を昇降させるものであってもよい。
As shown in FIG. 17(b), when the
<その他>
以上説明したように、上記実施形態においては、めっき装置1が本発明の「めっき装置」に相当しており、めっき槽41、チャック機構400、カソード電極412、アノード電極451、電源部7および隔離槽450が、それぞれ本発明の「処理槽」、「保持部」、「カソード電極」、「アノード電極」、「電源部」および「隔離部」として機能している。また、隔離槽450においては、枠体452および電解隔膜453が、それぞれ本発明の「側壁」および「底部」に相当している。また、めっき液Lおよびめっき液L2が、それぞれ本発明の「第1めっき液」、「第2めっき液」に相当している。
<Other>
As described above, in the above embodiment, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、矩形の基板Sの対向する2辺に対してチャック機構400が設けられる。しかしながら、これに代えて、4辺の全て、または4辺のうち3辺をチャック機構で把持するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
また例えば、上記実施形態は、搬送ローラー21によりめっき槽41内に搬送されてくる基板Sをチャック機構400が把持する構成となっている。しかしながら、搬送手段はローラーに限定されず任意である。一方、チャック機構により把持した状態で基板を搬送するとの態様も考えられる。この場合、搬送手段は必須の構成ではないが、大型の基板の姿勢を安定的に維持するためには、基板Sの中央部を下方から支持する何らかのバックアップ手段が設けられることが望ましい。
For example, in the above embodiment, the
なお、処理対象となる基板については、厳密な意味でいう幾何学的な矩形である必要はない。例えばいずれかの辺に若干の凹凸があるような基板であっても、包絡外形が概略矩形とみなせる形状であれば足りる。 The substrate to be processed does not have to be a geometric rectangle in the strict sense. For example, even if one of the sides of the substrate has some unevenness, it is sufficient if the envelope outline can be considered roughly rectangular.
また例えば、上記実施形態における電源部7は、アノード電極451を構成する各電極板のそれぞれに個別に対応する定電流出力源を備えるものである。これに代えて、例えば単一の電圧源と各電極板に対応して設けられた複数の電流制限素子との組み合わせにより電源部が構成されてもよい。
For example, the
また例えば、上記実施形態の電源部7では、アノード電極451を構成する電極板の全てに対し個別の出力部が設けられている。しかしながら、電極板のうちいくつかは電気的に並列接続されて共通の出力部に接続されてもよい。例えば、図16(a)に示す分割パターンを有するアノード電極456であっても、いくつかの電極板を並列接続することで、実質的に図16(b)に示すアノード電極457と同一の分割パターンを実現することが可能である。また、必要に応じて電極板と電源との接続関係が変更される構成であってもよい。
For example, in the
また例えば、上記実施形態ではアノード電極451が複数の電極板に分割されているが、隔離槽によりアノード電極と基板とを隔離することで得られる、基板への陽極スライムの付着防止効果は、アノード電極が単一の電極板で構成されためっき装置においても同様に得られるものである。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態ではめっき槽41に貯留される液体と隔離槽451に貯留される液体とが同一または実質的に同一の組成のめっき液であるが、これらの液体間で組成が異なる場合でも、上記構成は有効である。すなわち、それぞれの液体を独立して供給および排出することができ、両者が混じり合うことが回避される。
In addition, in the above embodiment, the liquid stored in the
また、上記実施形態のアノード電極451はめっき皮膜の材料となる金属(例えば銅)を含み、めっき処理の進行に伴って消費される可溶性電極である。しかしながら、電極材料がめっき反応に直接寄与しない非可溶性電極であっても、電流密度分布の偏りに起因する膜厚や膜質の不均一性の問題は同様に生じ得る。このため、非可溶性電極においても、上記のように分割構造として個別に電流調整を可能とすることは、電流密度分布を最適化し膜厚の均一化を図る上で有効に機能する。
The
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係るめっき装置においては、電解隔膜としては例えば多孔質膜またはイオン交換樹脂膜を用いることができる。このような構成によれば、電解隔膜を介してイオンの移動を許容する一方、非可溶性物質の通過を阻止することが可能である。このため、陽極スライムを基板に付着させることなくめっき処理を実行することができる。 As described above by way of example of specific embodiments, in the plating apparatus according to the present invention, for example, a porous membrane or an ion exchange resin membrane can be used as the electrolytic diaphragm. With such a configuration, it is possible to allow the movement of ions through the electrolytic diaphragm while preventing the passage of insoluble substances. Therefore, the plating process can be carried out without causing anode slime to adhere to the substrate.
また例えば、隔離部では、アノード電極の上方が開放され、アノード電極は隔離部に対し着脱自在に取り付けられることが好ましい。めっき処理の進行に伴いアノード電極は消耗するから、このような構成とすることで、交換作業の利便性を向上させることが可能である。 For example, it is preferable that the top of the anode electrode in the isolating section is open, and the anode electrode is attached to the isolating section in a manner that allows it to be easily attached and detached. As the plating process progresses, the anode electrode wears out, so this configuration can improve the convenience of replacement work.
また例えば、隔離部は、電解隔膜で形成された底部と、イオンを通過させない材料で形成された側壁とを有して箱型に形成されてもよい。このような構成によれば、アノード電極から基板へ向かうイオンの流通経路は電解隔膜を介したもののみに限定されることとなり、従来技術における遮断板を設けた構成と同様の作用を得ることが可能となる。 For example, the isolating section may be formed in a box shape with a bottom formed of an electrolytic diaphragm and side walls formed of a material that does not allow ions to pass through. With this configuration, the flow path of ions from the anode electrode to the substrate is limited only to the path via the electrolytic diaphragm, making it possible to obtain the same effect as the configuration with a blocking plate in the prior art.
より具体的には、例えば平面視において、カソード電極は隔離部の底部よりも外側で基板に接触するように構成されてもよい。また例えば、平面視において、隔離部の外形サイズが基板の外形サイズよりも小さくなるように構成されてもよい。これらの構成によれば、隔離部の底部をなす電解隔膜を介したイオンの移動が生じるため、電解隔膜と対向する基板上面での電流の均一性を向上させることができる。 More specifically, for example, in a plan view, the cathode electrode may be configured to contact the substrate outside the bottom of the separator. Also, for example, in a plan view, the separator may be configured so that the outer size is smaller than the outer size of the substrate. With these configurations, ions move through the electrolytic diaphragm that forms the bottom of the separator, improving the uniformity of the current on the upper surface of the substrate facing the electrolytic diaphragm.
また例えば、平面視における基板および隔離部の外形が矩形であってもよい。矩形基板では、基板の上面全体で均一な電流密度分布を実現することが難しい。このような技術に本発明を適用することで、電流密度を均一化し、厚さの均一なめっき皮膜を基板上に形成することが可能になる。 For example, the outer shape of the substrate and isolating portion in plan view may be rectangular. With a rectangular substrate, it is difficult to achieve a uniform current density distribution across the entire top surface of the substrate. By applying the present invention to such technology, it becomes possible to uniformize the current density and form a plating film of uniform thickness on the substrate.
この発明は、基板の一方主面をめっき処理して皮膜を形成する技術に好適である。特に、大型の矩形基板を処理対象とする場合に顕著な効果を有するものである。 This invention is suitable for use in plating one main surface of a substrate to form a coating. It is particularly effective when processing large rectangular substrates.
1 めっき装置
2 搬送部
4 めっき処理部
41 めっき槽(処理槽)
40,47 チャック部(保持部)
400 チャック機構(保持部)
412 カソード電極
413,423 昇降機構
450 隔離槽(隔離部)
451 アノード電極
452 枠体(側壁)
453 アノード電極
L めっき液(第1めっき液)
L2 第2のめっき液(第2めっき液)
S 基板
Sa (基板Sの)上面(一方主面)
1
40, 47 Chuck portion (holding portion)
400 Chuck mechanism (holding part)
412
451
453 Anode electrode L Plating solution (first plating solution)
L2 Second plating solution (second plating solution)
S: Substrate Sa: Upper surface (one main surface) (of substrate S)
Claims (7)
第1めっき液を貯留する処理槽と、
前記処理槽内で、前記一方主面を上向きにした水平姿勢で前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の前記一方主面の一部に接触するカソード電極と、
前記保持部に保持される前記基板の上方に配置され前記一方主面に対向するアノード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極とに接続される電源部と、
前記アノード電極の側方および下方を取り囲んで前記処理槽内で前記第1めっき液から前記アノード電極を隔離する隔離部と
を備え、
前記隔離部の底部は前記アノード電極の下面と前記一方主面との間に配置された電解隔膜で構成されており、前記底部の上面は前記アノード電極の下面と所定のギャップを隔てて対向配置され、前記底部の下面は前記処理槽に貯留される前記第1めっき液に接液し、
前記ギャップは、前記処理槽内の前記第1めっき液とは隔離された第2めっき液で満たされる、めっき装置。 A plating apparatus for plating at least one main surface of a flat substrate, comprising:
a treatment tank for storing a first plating solution;
a holder that holds the substrate in a horizontal position with the one main surface facing upward in the processing tank;
a cathode electrode in contact with a portion of the one main surface of the substrate held by the holding unit;
an anode electrode disposed above the substrate held by the holder and facing the one main surface;
a power supply unit connected to the anode electrode and the cathode electrode;
an isolation unit that surrounds the sides and bottom of the anode electrode to isolate the anode electrode from the first plating solution in the treatment tank;
a bottom of the isolating portion is composed of an electrolytic diaphragm arranged between a lower surface of the anode electrode and the one main surface, an upper surface of the bottom is arranged to face the lower surface of the anode electrode across a predetermined gap, and a lower surface of the bottom is in contact with the first plating solution stored in the treatment tank,
The gap is filled with a second plating solution isolated from the first plating solution in the treatment tank.
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