JP2001140099A - めっき装置およびめっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディップ方式の利点を更に向上させるために、
自動化を可能にしてめっき処理作業の生産性（スループ
ット）を向上させ、かつ品質向上，装置の省フットプリ
ント，前工程との連携等が達成できる全自動化されため
っき装置およびめっき方法を提供する。 【解決手段】めっき槽１内に陽極板２５を垂設し、該陽
極板に対向して被めっき物４を垂設し、めっき槽の側面
部に円形開口部３を設け、該開口部を塞ぐ形態で押付け
られ、また該開口部から引き離され、かつ被めっき物を
真空保持する基板ステージ５を設け、基板ステージの前
記開口部への塞ぎおよび引き離しを行うエアーシリンダ
ー３５を設け、被めっき物をめっき槽内側に位置せしめ
てめっき槽のめっき液に接触せしめるめっきを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に金
属皮膜を形成するめっき装置およびめっき方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上への金属皮膜を形成するめ
っき装置および方法としては、ディップ方式，フェイス
ダゥン方式（噴流式），フェイスアップ方式が知られて
いる。

【０００３】ディップ方式は、めっき槽内に陽極板を垂
設し、これに対向して陰極板である被めっき物を垂設す
ることによって、すなわち縦型配設することによってめ
っきする方法として知られている。例えば、この方式と
しては特開平4−43990号公報が知られている。

【０００４】フェイスダゥン方式は、上面に陰極電極を
内蔵した基板受け部を設け、めっき液を下から上方へ向
かって噴流するめっきセルと前記めっきセル下方に陽極
板が配置された構成となっており、基板を前記基板受け
部に自動設置した後、めっき液を下から噴流しめっき処
理を行うものである。

【０００５】またフェイスアップ方式は、下面に陰極電
極を内蔵した基板受け部を設けためっきカップと前記め
っきカップ上方に陽極板が配置された構成となってお
り、基板をめっきカップの基板受け部を塞ぐ形態で密閉
した後、めっき液をめっきカップに充填しめっき処理を
行うものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】フェイスダゥン方式の
場合は、めっき処理時の気泡の残留についての配慮がな
く、基板面へ気泡が残り易く、気泡によるめっきの欠陥
やめっき膜厚分布精度に問題があった。

【０００７】さらに、めっき処理の調整をめっき液の噴
流速度によって行っているため、陽極板と陰極板の間に
めっき処理の調整機構を配置できず、めっき膜厚分布の
調整が困難になっている。

【０００８】またフェイスアップ方式の場合は、基板
（陰極板）のめっき面の上方に陽極板が配置されてお
り、陽極板のブラックフィルムの剥離脱落についての配
慮が難しいため、めっき面へ影響を及ぼすという問題が
あった。

【０００９】これらの方式に対してディップ方式は、め
っき液の欠陥の低減，めっき膜厚分布精度の向上および
めっき膜厚分布制御を容易に行えるという利点がある。

【００１０】本発明は、ディップ方式の利点を更に向上
させるために、自動化を可能にしてめっき処理作業の生
産性（スループット）を向上させ、かつ品質向上，装置
の省フットプリント，前工程との連携等が達成できるめ
っき装置およびめっき方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】本発明は、更に被めっき物である半導体基
板のめっき液に対するセッティングを楽にしためっき装
置およびめっき方法を提供する。

【００１２】また、本発明は、省スペース化を図ること
ができるめっき装置およびめっき方法を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、被めっき物、
例えば半導体基板の上に金属皮膜を形成するに当たり、
半導体基板を基板カセットから大気環境下で搬出して水
平位置決めし、かつ大気環境下で旋回，走行させて、め
っき槽内に垂設された陽極板に半導体基板を対向して垂
設し、半導体の一側をめっき液に接触させ、他側を大気
中で真空保持などの保持手段で垂直保持することを特徴
とする。

【００１４】本発明は、具体的に次に掲げる装置，方法
を提供する。

【００１５】本発明は、めっき槽内に陽極板を垂設し、
該陽極板に対向して被めっき物を垂設しためっき装置に
おいて、めっき槽はその側面部に開口部を有し、該開口
部を塞ぐ形態で押付けられ、また該開口部から引き離さ
れ、かつ被めっき物を真空保持する基板ステージを有
し、基板ステージの前記開口部へ塞ぎおよび引き離しを
行う押圧装置を有し、被めっき物をめっき槽内側に位置
せしめてめっき槽のめっき液に接触せしめるめっき装置
を提供する。

【００１６】本発明は、更に前記めっき槽に連結されて
めっき槽内のめっき液を収容し、めっき液が前記開口部
の上端以上の位置でめっき槽を満たすに充分な容量を有
するめっき貯めを備えためっき装置を提供する。

【００１７】本発明は、更に前記めっき槽内で、前記開
口部に近接してめっき液攪拌機構が設けてあるめっき装
置を提供する。

【００１８】本発明は更に、前記開口部をめっき槽を構
成する取り外し可能な側板上に形成しためっき装置を提
供する。

【００１９】本発明は、更に前記押圧装置は、前記基板
ステージを旋回させ、走行させるめっき装置を提供す
る。

【００２０】本発明は、更に前記基板ステージは、ステ
ージ本体とステージ本体に載置され、被めっき物を保持
するめっき物真空保持部とから構成され、該めっき物真
空保持部はステージ本体から着脱自在であるめっき装置
を提供する。

【００２１】本発明は、更に前記基板ステージは、基板
ステージ押し付け動力部を有し、該基板ステージ押付け
動力部に球面軸受けが設けられているめっき装置を提供
する。

【００２２】本発明は、更に前記球面軸受けは、基板ス
テージの前記開口部への押付けのときに基板ステージの
シール部を開口部に回動密着させ、被めっき物の基板ス
テージへの保持のときは固定されるめっき装置を提供す
る。

【００２３】本発明は、更にめっき物真空保持部は複数
設けられるめっき装置を提供する。

【００２４】本発明は、めっき槽内に垂設された陽極板
に被めっき物を対向して垂設することによって被めっき
物にめっきを施すめっき方法において、めっき槽の外部
において水平位置決めし、真空保持した被めっき物を旋
回してめっき槽の側面に設けられた開口部に垂直方向に
配設し、次いでめっき槽内にめっき液を投入することに
よってめっきを行うめっき方法を提供する。

【００２５】本発明は、めっき槽内に垂設された陽極板
に被めっき物を対向して垂設することによって被めっき
物にめっきを施すめっき方法において、被めっき物をそ
の一側はめっき槽内のめっき液に接触させ、その他側は
めっき槽外の大気環境下で真空保持してめっきを施すめ
っき方法を提供する。

【００２６】本発明は、更に被めっき物を大気環境下で
カセットに保持し、大気環境下で水平位置決めし、かつ
大気環境下で旋回，走行させるめっき方法を提供する。

【００２７】本発明は、半導体基板上に金属皮膜を形成
するめっき方法において、半導体基板を基板カセットか
ら大気環境下で搬出して水平位置決めし、かつ大気環境
下で旋回，走行させて、めっき槽内に垂設された陽極板
に半導体基板を対向して垂設し、半導体基板の一側をめ
っき液に接触させてめっきを施すめっき方法を提供す
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。

【００２９】図１は、本発明による一実施例のめっき装
置を示す。図において、めっき装置１００は、めっき槽
１および基板ステージ２から構成される。めっき槽１
は、樹脂製の長方形体に形成されており、側面部４１に
円形開口部３が設けられる。また、めっき槽１は、その
内部に間仕切り板１８を有し、槽内は２つに区割され、
一方の部屋４２にめっき液の排出管１９が、そして他方
の部屋４３にめっき液の導入管１６が接続される。めっ
き液１７は、円形開口部３が基板４によって閉塞される
時、間仕切板１８を溢れるようにして満たされる。

【００３０】円形開口部３の開口４４の近傍に陰極電極
１５が設けられる。

【００３１】また、めっき槽１内には、基板４と陽極板
２５との間に設けためっき液攪拌部材を含むめっき液攪
拌機械４０が付属させてある。このようなめっき処理調
整機構を配置することによってめっき膜厚分布制御が容
易になる。

【００３２】基板ステージ２は、大分して、基板４の真
空保持機構を有した基板受台５とステージ本体である胴
体６と旋回軸７から組合されており、旋回軸７をブラケ
ット８に内蔵した軸受９で回転支持し、動力伝達ベルト
１０を介してモータ１１で基板ステージ２を水平から垂
直へと旋回させる。逆動作も可能である。ブラケット８
はレール１２上に配置され、モータ１３によってボール
ネジ１４を介して走行させる。基板受台５は、後述する
ように基板ステージ押し付け動力部によって円形開口部
３に押付けられ、開口４４を閉塞させる。

【００３３】円形開口部３は、めっき槽１の側板上に取
り外し可能に取り付けてある。めっき槽１の円形開口部
３と基板ステージ４の被めっき物真空保持部である基板
受台５を着脱自在に取り外し可能とすることにより、同
一装置で数種類の口径の異なる半導体基板（被めっき
物）のめっき処理を行うことができる。

【００３４】めっき槽１と基板ステージ４とを一対のユ
ニットとしてあり、めっきプロセスに対応して配置・構
成を変えることが可能となり、拡張性のある全自動めっ
き装置とすることができる。全自動でカセットから半導
体基板（被めっき物）を取出し、一連のめっき処理プロ
セスを経て、最後に又、カセットに戻すことができる。
めっき方法についての特徴を記せば次のようになる。

【００３５】めっき槽の外部において水平位置決めし、
真空保持した被めっき物を旋回してめっき槽の側面に設
けられた開竹部に垂直方向に配設し、次いでめっき槽内
にめっき液を投入することによってめっきを行う。

【００３６】被めっき物をその一側はめっき槽内のめっ
き液に接触させ、その他側はめっき槽外の大気環境下で
真空保持してめっきを施す。

【００３７】被めっき物を大気環境下でカセットに保持
し、大気環境下で水平位置決めし、かつ大気環境下で旋
回，走行させる。

【００３８】半導体基板を基板カセットから大気環境下
で搬出して水平位置決めし、かつ大気環境下で旋回，走
行させて、めっき槽内に垂設された陽極板に半導体基板
を対向して垂設し、半導体基板の一側をめっき液に接触
させてめっきを施す。

【００３９】図２は、本発明による一実施例のめっき装
置を示す系統図である。

【００４０】以上の動作によって、めっき槽１の円形開
口部３は基板４を載せた基板ステージ２の旋回・走行・
押付動作により密閉され、さらに円形開口部３に内蔵さ
れた陰極電極１５と基板４が接触する。めっき槽１が密
閉された後、めっき槽１の下方に設けられた導入管１６
からめっき液１７を導入し、めっき槽１内の間仕切り板
１８を超えて排出管１９よりめっき液１７は排出され
る。排出されためっき液１７は貯槽２０へと導かれ、ポ
ンプ２１，フィルター２２を介して再度導入管１６に導
かれて循環する構成となっている。めっき液１７が循環
されると、めっき電源２３から電線２４を介して陽極板
２５へと電流を印加し、めっき液１７中を伝わって基板
４，陰極電極１５，電線２６，めっき電源２３へと導か
れる。以上の動作によりめっき処理が行われる。

【００４１】めっき貯めである貯槽２０は、めっき液１
７が開口４４の上端以上の位置でめっき槽１にめっき液
を満たし、このめっき液を全液排出管１９から排出した
ときに全液を収容するに充分な容量を有するものとす
る。

【００４２】めっき槽１内には、円形開口部３に近接し
てめっき液攪拌部材４５が設けてある。

【００４３】図３は本発明のめっき槽１の円形開口部３
の詳細図である。めっき槽１側面の円形開口部３にはめ
っき電源２３からの電流を通電する陰極電極１５と、基
板４とめっき槽１の密閉をするシール機構２７を有して
いる。また、円形開口部３は基板受台５を押付ける際
に、位置ずれを抑制するためのテーパー状の案内部２８
を設けており、さらにめっき液１７の外部液垂れを一箇
所に集める排液口２９を有している。

【００４４】さらに、円形開口部３はパッキング３０を
有しボルト３１にてめっき槽１に固定されているため、
陰極電極１５やシール機構２７の定期的な交換の際は円
形開口部３を取外すことにより容易に交換することがで
きる。

【００４５】また、めっき槽１本体を交換することな
く、円形開口部３のみを交換することにより、各種口径
の基板の処理に対応することが可能である。

【００４６】図４は本発明の基板ステージ２の断面詳細
図である。基板受台５は３本の金属製のガイドピン３２
に軸方向用軸受３３にて支持され、球面軸受け３４を介
してエアーシリンダ３５と接続されている。ガイドピン
３２は基板受台５が下降する時に空気溜りができぬ様
に、空気抜き穴３６を有している。

【００４７】基板４を受け取る際は、エアーシリンダ３
５は収縮状態にあり、この時基板受台５とガイドピン３
２とは、球面軸受け３４が機能しないように軸方向用軸
受３３にて水平方向に保持された状態になっている。こ
れにより、基板４の受け取る際には、基板受台５は一定
位置に保持されており、位置精度を確保することができ
る。

【００４８】図５は基板ステージ２をめっき槽１に押付
ける際の断面図である。この図を使用して基板ステージ
２の円形開口部３への塞ぎおよび引き離しを行う押圧装
置２００について説明する。

【００４９】基板４をめっき槽１に押し付ける際は、基
板４を保持した基板ステージ２を旋回させ、さらにめっ
き槽１の円形開口部３の近傍まで走行させる。

【００５０】その後、基板受台５を基板ステージ押し付
け動力部であるエアーシリンダ３５にて伸長させ、円形
開口部３に押付けるものである。

【００５１】この時、エアーシリンダ３５は伸長状態に
あり、基板受台５とガイドピン３２との関係は、ガイド
ピン３２のくびれ部３７により嵌合部３８が自由とな
り、球面軸受け３５が機能し基板５をめっき槽１の円形
開口部３に回動密着させて均一に押し付けることができ
る。

【００５２】さらに、上記により自由になった基板受台
５が自重によって傾かないように、ガイドピン３２と基
板受台５の間に圧縮バネ３９を設置し、基板受台５の傾
きを抑制することができる。

【００５３】図６はめっき処理ステップを示すフロー図
である。

【００５４】カセットに設置された被めっき物（基板）
は、搬送ロボットにより大気中でカセットから取り出さ
れ、基板の円周方向の位置決め・めっき前処理工程を経
て基板受台５に置かれる。

【００５５】その後基板は真空保持機構で吸着（Ｓ１）
されたあと、基板ステージ旋回（Ｓ２），基板ステージ
走行（Ｓ３），基板受付押付（Ｓ４），導通チェック
（Ｓ５），めっき液供給（Ｓ６），めっき電源通電（Ｓ
７）のステップを経てめっき処理（Ｓ８）が行われる。

【００５６】その後めっき液排出（Ｓ９）が行われ、基
板ステージが離脱（Ｓ１０）され、基板ステージ走行
（Ｓ１１），基板ステージ旋回（Ｓ１２）のステップを
経て基板は基板受台から解放（Ｓ１３）され、又搬送ロ
ボットにより後処理工程を経てカセットに戻す一連のめ
っき処理を全自動で行うことができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明のめっき装置およびめっき方法は
下記の効果を提供する。

【００５８】１）被めっき物を大気環境下で調整し、垂
直に設置することにより、めっき面への気泡の残留や、
陽極板からのブラックフィルムの剥離脱落によるめっき
面への影響を抑制することができ、高品質のめっき膜面
の形成が可能となる。

【００５９】２）更に被めっき物とこれに対向垂設され
た陽極板との間に、めっき処理調整機構を配置すること
ができるのでめっき膜厚分布制御が容易なめっき方法及
びめっき装置となる。

【００６０】３）更に被めっき物はめっき槽の側板開口
部に基板ステージにより押厚押付け保持して設置する構
造とすることにより、従来のディップ式で採用されてい
た被めっき物を保持するホルダーの介在が不要となり、
全自動化に対して設計が容易となる。

【００６１】４）更にめっき槽の側板に設けた開口部と
基板ステージの被めっき物真空保持部を取り外し可能と
することにより、同一装置で数種類の口径の異なる半導
体基板（被めっき物）のめっき処理を行うことができ
る。

【００６２】５）更にめっき槽と基板ステージを一対の
めっきユニットとして、めっきプロセスに対応して配置
・構成を変えることが可能であり、拡張性のある全自動
めっき装置を提供することができる。

【００６３】６）更に本発明の装置により全自動でカセ
ットから半導体基板（被めっき物）を取出し、一連のめ
っき処理プロセスを経て、最後に又、カセットに戻すこ
とが可能になり、めっき作業の生産性（スループット）
の向上，めっき前後工程との連携の容易化，めっき膜品
質の向上，装置設置の省スペース化等の点で効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例のめっき装置を示す断面
図である。

【図２】本発明による一実施例のめっき装置を示す系統
図である。

【図３】めっき槽の円形開口部の詳細図である。

【図４】基板ステージの断面詳細図である。

【図５】基板ステージをめっき槽に押付けた際の図面で
ある。

【図６】めっき処理の一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１…めっき槽、２…基板ステージ、３…円形開口部、４
…基板（被めっき物）、５…基板受台、６…胴体、７…
旋回軸、８…ブラケット、９…球面軸受、１０…動力伝
達ベルト、１１…モータＡ、１２…レール、１３…モー
タＢ、１４…ボールネジ、１５…陰極電極、１６…導入
管、１７…めっき液、１８…間仕切り板、１９…排出
管、２０…貯槽、２１…ポンプ、２２…フィルター、２
３…めっき電源、２４…電源、２５…陽極板、２６…電
源、２７…シール機構、２８…テーパー案内部、２９…
排液口、３０…パッキング、３１…ボルト、３２…ガイ
ドピン、３３…軸方向用軸受、３４…球面軸受、３５…
エアーシリンダー、３６…空気抜き穴、３７…くびれ
部、３８…嵌合部、３９…圧縮バネ、４２，４３…部
屋、４４…開口、１００…めっき装置、２００…押圧装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅彦 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 協和エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 椎名 宏実 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 協和エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 門田 裕行 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 協和エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 江口 武也 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 協和エンジニアリング株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】めっき槽内に陽極板を垂設し、該陽極板に
   対向して被めっき物を垂設しためっき装置において、 めっき槽はその側面部に開口部を有し、 該開口部を塞ぐ形態で押付けられ、また該開口部から引
   き離され、かつ被めっき物を真空保持する基板ステージ
   を有し、 基板ステージの前記開口部への塞ぎおよび引き離しを行
   う押圧装置を有し、 被めっき物をめっき槽内側に位置せしめてめっき槽のめ
   っき液に接触せしめることを特徴とするめっき装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記めっき装置に連結されてめっき槽内のめっき液を収
   容し、めっき液が前記開口部の開口の上端以上の位置で
   めっき装置を満たすに充分な容量を有するめっき貯めを
   備えたことを特徴とするめっき装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記めっき槽内で、前記開口部に近接してめっき液攪拌
   部材が設けてあることを特徴とするめっき装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記開口部をめっき槽を構成する取り外し可能に側板上
   に形成したことを特徴とするめっき装置。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記押圧装置は、前記基板ステージを旋回させ、走行さ
   せることを特徴とするめっき装置。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記基板ステージは、ステージ本体とステージ本体に設
   置され、被めっき物を保持するめっき物真空保持部とか
   ら構成され、該めっき物真空保持部はステージ本体から
   着脱自在であることを特徴とするめっき装置。
7. 【請求項７】請求項６において、 前記基板ステージは、基板ステージ押し付け動力部を有
   し、外基板ステージ押付け動力部に球面軸受けが設けら
   れていることを特徴とするめっき装置。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記球面軸受けは、基板ステージの前記開口部への押付
   けのときに基板ステージのシール部を開口部に回動密着
   させ、被めっき物の基板ステージへの保持のときは固定
   されることを特徴とするめっき装置。
9. 【請求項９】請求項６において、 めっき物真空保持部は寸法の異なる数種の保持部を設置
   可能なることを特徴とするめっき装置。
10. 【請求項１０】めっき槽内に垂設された陽極板に被めっ
    き物を対向して垂設することによって被めっき物にめっ
    きを施すめっき方法において、 めっき槽の外部において水平位置決めし、真空保持した
    被めっき物を旋回してめっき槽の側面に設けられた開口
    部に垂直方向に配設し、 次いでめっき槽内にめっき液を投入することによってめ
    っきを行うことを特徴とするめっき方法。
11. 【請求項１１】めっき槽内に垂設された陽極板に被めっ
    き物を対向して垂設することによって被めっき物にめっ
    きを施すめっき方法において、 被めっき物をその一側はめっき槽内のめっき液に接触さ
    せ、その他側はめっき槽外の大気環境下で真空保持して
    めっきを施すことを特徴とするめっき方法。
12. 【請求項１２】請求項１１において、 被めっき物を大気環境下でカセットに保持し、大気環境
    下で水平位置決めし、かつ大気環境下で旋回，走行させ
    ることを特徴とするめっき方法。
13. 【請求項１３】半導体基板上に金属皮膜を形成するめっ
    き方法において、 半導体基板を基板カセットから大気環境下で搬出して水
    平位置決めし、 かつ大気環境下で旋回，走行させて、めっき槽内に垂設
    された陽極板に半導体基板を対向して垂設し、半導体基
    板の一側をめっき液に接触させてめっきを施すことを特
    徴とするめっき方法。