CN104220648B - 基板镀敷夹具以及利用它的镀敷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在基板的镀敷处理中使用的镀敷夹具以及镀敷装置,其目的在于提供一种具有基板支架的旋转驱动单元并且与支承部一体地相对于镀敷槽可拆装的镀敷夹具,以及利用该镀敷夹具的镀敷装置。该镀敷夹具的特征在于,包括形成为可挂装在镀敷槽侧壁上的方式的支承部、以及将该支承部设置成垂直旋转自如的基板支架,并具备所述基板支架的旋转单元。

Description

基板镀敷夹具以及利用它的镀敷装置
技术领域
本发明涉及一种在基板的镀敷处理中使用的镀敷夹具以及镀敷装置,特别涉及一种用以在设置于半导体晶片等被镀敷处理面的细微的布线用槽或孔、抗蚀剂开口部形成镀敷膜、或者用以在半导体晶片的被镀敷处理面上形成将半导体芯片与基板电连接的凸块(突起状电极)的镀敷夹具以及利用该镀敷夹具的镀敷装置。
背景技术
一般而言,电解镀敷法可以大致分为:使半导体晶片等基板的被镀敷处理面朝下(face down)而水平地放置并从下方喷起镀敷液来施以镀敷的喷流式或杯式;以及将基板垂直地竖立于镀敷槽中,一边从镀敷槽的下方注入镀敷液并使其溢流,一边使基板浸渍于镀敷液中而施以镀敷的浸渍式。其中,在浸渍方式的电解镀敷法中,将基板垂直地竖立而进行镀敷是为了容易地除去在基板的被镀敷处理面上产生的气泡,并使颗粒物(particle)等不易附着在基板的被镀敷处理面上。这样,根据将基板垂直地竖立而进行镀敷的电解镀敷法,可以容易地将进行高速镀敷时的剧烈的还原反应所产生的气泡进行脱泡,所以适合于高速镀敷。
可是,采用上述以往的浸渍方式的电解镀敷装置具备将半导体晶片等基板的外周端面和背面密封而使表面(被镀敷处理面)露出并装卸自如地保持半导体晶片等基板的基板支架,将上述基板支架与每个基板一起浸渍在镀敷液中,来进行基板的被镀敷处理面的镀敷。
然而,在采用这种以往的浸渍方式的电解镀敷法中,在保持将基板垂直地竖立于镀敷槽的镀敷液中的状态下进行浸渍,并使镀敷液从镀敷槽的下部向上方流动,因此,注入的镀敷液始终从基板的被镀敷处理面的下部向上部供给,而在基板的被镀敷处理面的上部与下部产生镀敷液的流速不匀,会导致根据基板的被镀敷处理面的位置不同而镀敷的膜厚产生微小的差异的问题点。另外,电流密度的不匀也成为镀敷的不均匀性的原因。
于是,为了解决所涉及的问题,在专利文献1、2中公开了利用驱动单元使半导体晶片等的基板支架在镀敷槽内旋转来消除镀敷液的流速不匀、电流密度的不匀,而能够提高镀敷膜厚的均匀性的镀敷方法及镀敷装置。
然而,如专利文献1所述,从设置于镀敷槽的外部的驱动单元以贯通镀敷槽侧壁的形式使轴与基板支架连接的结构使得贯通部的密封处理成为问题。于是,专利文献1所公开的方法是不对贯通部实施密封处理,而构成为将轴与镀敷槽侧壁形成为非接触,以便从其间流出镀敷液,但是若采用这种结构,则需要对镀敷槽进行改进。另外,在专利文献2的方法中,由于以规定的角度设置驱动轴,因此不贯通镀敷槽的侧壁,但是为了使阳极板与被镀敷物对置而设置成规定的角度、或者沿着轴的角度来形成镀敷槽的底部等,仍然需要对镀敷槽本身进行改进。
专利文献1:日本特开2004-300462
专利文献2:日本特开2002-327291
发明内容
(发明要解决的问题)
于是,本发明要解决的问题在于提供一种克服以往的镀敷装置中的缺点,具有基板支架的旋转驱动单元,不对镀敷槽施加改进而简单地相对于镀敷槽可拆装的镀敷夹具及利用该镀敷夹具的镀敷装置。
(解决问题的措施)
本发明是一种用于解决上述问题的镀敷夹具,其特征在于,具有形成为可挂装在镀敷槽侧壁上的方式的支承部、以及将该支承部设置成垂直旋转自如的基板支架,并具备所述基板支架的旋转单元。
另外,本发明的镀敷装置的特征在于,将所述镀敷夹具挂装在镀敷槽的侧壁上,在所述基板支架和与所述基板支架对置地设置的阳极板之间设置有在横向上往返移动的桨叶。
(发明的效果)
依据本发明的镀敷夹具,只要挂装在镀敷槽的侧壁上就可以容易地安装在镀敷装置上,作为基板支架的旋转驱动单元,利用的是镀敷液流、或者经由旋转轴或齿轮部件将驱动部的动力传递给基板支架,无论哪种方式都不需要对镀敷槽进行改进。
另外,在安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置中,在基板支架与阳极板之间设置搅拌用的桨叶的结构除了利用夹具的旋转外还利用桨叶的搅拌,据此可以使沿着基板的被镀敷处理面的镀敷液流均匀,因而可以形成膜厚更加均匀的镀敷膜。
另外,在安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置中,在基板支架的下方的镀敷槽的底部设置镀敷液喷出口的结构使镀敷液流的强度在基板支架的左右具有差异,据此可以更有效地产生旋转力。
附图说明
图1是本发明的镀敷夹具的分解立体图。
图2是安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置的概略结构图。
图3(a)是本发明的镀敷夹具的外框部件的侧视图。
(b)是本发明的镀敷夹具的外框部件的主视图。
图4(a)是本发明的镀敷夹具的外框部件的侧视图。
(b)是本发明的镀敷夹具的外框部件的主视图。
图5(a)是本发明的镀敷夹具的外框部件的侧视图。
(b)是本发明的镀敷夹具的外框部件的主视图。
图6(a)是表示本发明的镀敷夹具的外框部件的翼部的不同方式的图。
(b)是表示本发明的镀敷夹具的外框部件的翼部的不同方式的图。
图7是安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置的概略结构图。
图8是安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置的概略结构图。
图9是本发明的镀敷夹具的基板支架的局部放大截面图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的镀敷夹具及利用该镀敷夹具的镀敷装置的实施方式进行具体的说明。此外,本发明不受这些实施方式的任何限制。
图1是本发明的镀敷夹具的分解立体图,图2是安装了本发明的镀敷夹具的镀敷装置的概略结构图。图中的附图标记分别表示如下:1是镀敷装置,2是镀敷夹具,10是镀敷槽,11是侧壁,12是喷出口,20是溢流槽,30是基板支架,31是保持部件,32是密封部件,33是外框部件,34是轴部,35是固定螺栓,36是固定螺栓,37是固定螺栓,40是支承部,41是孔部,50是阳极板,60是桨叶,70是电源,71是通电路径,80是配管,81是泵,82是过滤器,311是基部,312是基板装载面,313是孔部,314是第一通电部件,321是开口部,331是连结部,332是翼部,W是基板。
如图所示,本发明的镀敷夹具2包括:形成为可挂装在镀敷槽的侧壁上的方式的支承部40;以及旋转自如地设置在支承部40上的基板支架30。利用图1对各部的详细情况进行说明。支承部40是柱状的部件,上部形成为钩状以便可挂装于镀敷槽的侧壁的上端,而在其下部贯穿有可供轴部34插入的孔部41。在所述孔部41,经由轴部34将圆板状的基板支架30保持成在垂直方向上可旋转。
基板支架30由保持部件31、密封部件32、外框部件33、轴部34、以及固定螺栓35、36、37构成。其中,保持部件31在形成为圆板状的基部311的上表面凸出设置有直径比基部311小的基板装载面312。所述基板装载面312形成为与被镀敷处理的基板W大致相同的形状/大小。另外,在基板装载面312的周围的基部311上凸出设置有多个第一通电部件314。此外,在基板装载面312的中央贯穿有可供轴部34插通的孔部313。
密封部件32形成为具有与保持部件31大致相同的直径的环状,其开口部321形成为比基板W的外径略小的内径。在与保持部件31相对置的面上设置有环状的密封垫片322以及第二通电部件323(在图1中未图示),在基板支架30的装配时与保持部件31一起夹持基板W,而在将基部311上的第一通电部件314密封的同时向基板W进行通电。
外框部件33由形成为半环状的左右2个部件构成。所述外框部件33的截面形状形成为大致“コ”字状,在基板支架30的装配时被嵌合安装于保持部件31和密封部件32的外周缘。具体而言,将2个外框部件33从左右安装于保持部件31和密封部件32的外周缘,并利用螺栓等在上下的连结部331进行结合固定。另外,在图1中,在外框部件33的外周面上突出设置有多个翼部332,但是如下所述,在使用其他的旋转单元时,该翼部332不是必须的。
基板支架30向支承部40的安装是向保持部件31的孔部313和支承部40的孔部41插通具有螺纹部的轴部34,而将固定螺栓35、36、37分别与轴部34的螺纹部分螺纹结合而固定。此时,优选暴露在镀敷液中的固定螺栓36在固定后施加涂层等而进行密封。另外,固定螺栓37同样地暴露在镀敷液中,如图1所示,优选在支承部40的背面设置可埋设固定螺栓37的深度的凹部,而用聚氯乙烯板、胶带等对开口部进行遮蔽。此外,优选地,对轴部34处的一部分暴露在镀敷液中的部分也利用特氟隆(Teflon:注册商标)或环氧类树脂等施加涂层。
此外,基板支架30向支承部40安装的不同的安装方法如下。首先,将支承部40形成为可从正面分割为左右两个,而在其内部设置可埋设轴部34或固定螺栓37的凹部。将预先安装了固定螺栓37的轴部34配置在分割的支承部40的左右任意一个部件的凹部,并匹配另一个支承部40的部件来予以固定,据此完成基板支架30向支承部40的安装。依据上述安装方法,可以使轴部34的整体的长度更短,并且如上所述,无需对支承部40的背侧的开口部进行密封。
接下来,对向基板W通电的方法加以说明。利用外部的电源70,埋设于支承部40或者从背面引入的通电路径71经由供电刷(未图示)等向轴部34通电。轴部34由钛材料、磷青铜材料、纯铜材料等导电性原材料形成,向相同地由导电性原材料形成的固定螺栓35通电。从固定保持部件31的固定螺栓35、36经由埋设于保持部件31内的通电路径(未图示)向第一通电部件314通电。
图9是表示在夹持基板W而装配了基板支架30的状态下通电的形态的局部放大图。如图所示,在与密封部件32的保持部件31对置的面上设置有环状的密封垫片322以及第二通电部件323。密封垫片322的截面形状形成为上下边的长度不同的大致“コ”字状,第二通电部件323形成为平板的圆板状,在其内周缘上突出设置有多个突出接点324。在基板支架30的装配时,第二通电部件323的平板部与基部311上的第一通电部件314接触,并且突出接点324与基板W的被镀敷面接触。据此,可以从第一通电部件314经由第二通电部件323向基板W进行通电。此外,根据以上的通电方法,利用密封垫片322能够使第一通电部件314以及第二通电部件323不暴露于镀敷液中而可靠地向基板W通电,因而优选,但本发明的镀敷夹具的通电方法不限定于此。
接下来,对基板支架30的旋转单元进行说明。作为本发明的镀敷夹具2的基板支架30的旋转单元,可以采用在外框部件的外周面设置翼部或凹部而利用镀敷液流的方法、或者利用驱动部使其旋转的方法。图3(a)、(b)是在外框部件33的外周面上突出设置有翼部332的结构。如图所示,在本实施方式中,在外框部件33的外周面上等间隔地设置有多个形成为矩形板状的翼部332。上述翼部332以从外周面大致垂直地竖立的方式突出,并且翼被设置成从侧面观察为水平。这样,在外框部件33上设置了翼部的结构利用镀敷液流与该翼部332碰撞而产生旋转力,据此能够使基板支架30旋转。
图4(a)、(b)表示不同的方式的翼部333。如图所示,翼部333以与外框部件33的外周面大致垂直地竖立的方式突出,翼不是水平的,而是被设置成附加角度以便从前方向后方朝下倾斜。这样,通过对翼部333附加角度,可以更有效地捕捉来自前方的镀敷液流。另外,如图6(a)、(b)所示,翼部不是形成为矩形板状,而是形成为大致“コ”字状或大致“V”字状的结构可以更容易地捕捉镀敷液流。
图5(a)、(b)是在外框部件33的外周面上凹进设置了凹部334的方式。如图所示,在本实施方式中,在外框部件33的外周面上等间隔地设置有多个矩形的凹部334。通过这样在外周面上设置凹部334,凹部与翼部同样地捕捉镀敷液流而产生旋转力,据此,能够使基板支架30旋转。
图7是利用驱动部使基板支架30旋转的第一方式。如图所示,从电动马达等驱动部90经由轴91向安装在轴部34上的齿轮93传递旋转力。齿轮93将轴91的旋转力转换成轴部34的旋转而传递。据此,能够使基板支架30旋转。此外,驱动部90可以直接设置在支承部40上,或者可以设置成可从安装部92上拆卸而在镀敷槽外另外设置支承部。再者,从驱动部90向轴部34的旋转力的传递可以如本实施方式那样将轴与齿轮组合,此外还可以将多个齿轮部件组合、或借助传动带来传递。
图8是利用驱动部使基板支架30旋转的第二方式。如图所示,在基板支架30的上部设置有齿轮部94,在基板支架30的外框部件上设置有与齿轮部94的齿轮相同齿距的齿轮95。从驱动部90传递旋转力的齿轮部94向外框部件的齿轮95传递旋转力,据此,能够使基板支架30旋转。此外,从驱动部90向齿轮部94的旋转力的传递如第一方式那样,可以将轴与齿轮组合、或者也可以将多个齿轮部件组合、或借助传动带来传递。
此外,关于基板支架30的旋转单元,不限于在上述外框部件33的外周面上设置翼部或者凹部而利用镀敷液流的方法、以及利用驱动部使其旋转的方法中的任意一种,还可以将它们相互组合。即,可以在外框部件33的外周面设置翼部或者凹部,进而利用外部的驱动部来施加旋转力。这样,利用两种不同的旋转力使旋转更稳定,可以抑制电力消耗。
接下来,对利用本发明的镀敷夹具2的镀敷装置进行说明。图2是安装了本发明的镀敷夹具2的镀敷装置1的概略结构图。如图所示,本发明的镀敷装置1具备镀敷槽10和设置在镀敷槽10的外周的溢流槽20,在镀敷槽10的侧壁11上安装镀敷夹具2,在镀敷槽10内在与保持于基板支架30的基板W的被镀敷面相对置的位置设置有阳极板50。另外,在阳极板50与基板支架30之间可以如本实施方式那样设置桨叶60。上述桨叶60相对于基板W的被镀敷处理面平行地往返移动,据此可以使沿基板的被镀敷处理面的镀敷液流均匀,因此可以与具有旋转单元的基板支架30相辅相成,而形成膜厚更加均匀的镀敷膜,因而优选。
另外,在镀敷槽10的底部设置有连接配管80的喷出口12,从所述喷出口12向镀敷槽10内供给镀敷液。在利用如图1、图3至图6所示的外框部件的外周面上设置翼部或者凹部而利用镀敷液流的方式的夹具的情况下,优选将喷出口12设置在对镀敷液流向外框部件33的翼部或者凹部传递旋转力有效的位置上。具体而言,优选配置在基板支架30的下方,并沿与基板支架30平行的朝向。此时,以基板支架30的左右的镀敷液流的强度不同的方式,将喷流口12形成在单侧、或者使来自喷出口12的喷出量在左右形成差异,据此可以更有效地产生旋转力,因而优选。
(附图标记的说明)
1…镀敷装置;2…镀敷夹具;10…镀敷槽;11…侧壁;12…喷出口;20…溢流槽;30…基板支架;31…保持部件;32…密封部件;33…外框部件;34…轴部;35…固定螺栓;36…固定螺栓;37…固定螺栓;40…支承部;41…孔部;50…阳极板;60…桨叶;70…电源;71…通电路径;80…配管;81…泵;82…过滤器;90…驱动部;91…轴;92…安装部;93…齿轮;94…齿轮部;95…外框部件;311…基部;312…基板装载面;313…孔部;314…第一通电部件;321…开口部;322…密封垫片;323…第二通电部件;324…突出接点;331…连结部;332…翼部;333…翼部;334…凹部;W…基板。

Claims (4)

1.一种镀敷夹具,其特征在于,
包括可拆装地挂装在镀敷槽侧壁上的支承部、以及将所述支承部保持成垂直旋转自如的基板支架,并具备利用镀敷液流的所述基板支架的旋转单元,
其中,所述基板支架的旋转单元是突出设置在所述基板支架的外框部件的外周面上的翼部,或是凹进设置在所述基板支架的外框部件的外周面上的凹部,或者是它们的组合。
2.根据权利要求1所述的镀敷夹具,其特征在于,
所述基板支架包括:具备基板装载面的保持部件;与所述保持部件一起夹持基板的环状的密封部件;嵌合安装在所述保持部件以及密封部件的周缘上的外框部件;以及插入设置于设置在所述保持部件的中央的孔部的轴部。
3.一种镀敷装置,其特征在于,
权利要求1或2中所述的镀敷夹具挂装在镀敷槽的侧壁上,在所述基板支架和与所述基板支架对置地设置的阳极板之间设置有在横向上往返移动的桨叶。
4.一种镀敷装置,其特征在于,
权利要求1或2所述的镀敷夹具挂装在镀敷槽的侧壁上,在所述基板支架的下方的镀敷槽的底部设置有镀敷液喷出口。
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