JP2006009097A - めっき槽 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき槽内で締結具等の小部品が脱落・落下した場合に、これら小部品のめっき槽外への流出を確実に防止し、小部品を容易に回収する。
【解決手段】めっき槽１は、めっき時の陽極となるアノード電極３が、めっき時の陰極となるカソード電極４と対向して設けられるめっき槽である。めっき槽１は、アノード電極３およびカソード電極４が設けられる内部空間２３を区画する側壁１１、１２ａを有し、側壁１２ａのめっき槽１の底板２４との隣接部または内部空間２３の下方の底板２４に、めっき液Ｓを排出させ、内部空間２３内にある所定形状の小部品が通過できない大きさの複数の出口開口１８ａが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明はめっき槽に関し、特に、ウエハまたは基板用のめっき装置のめっき槽における、めっき液の排出部および回収部の構造に関する。

薄膜磁気ヘッドその他の各種の電子部品の製造に用いられる薄膜形成技術の一つとして、Ｃｕ膜等の形成を主たる用途として電気めっき法が用いられるようになっており、半導体プロセスの一技術として注目されている。従来このような電気めっきを行うときは、陽極であるアノードボックスをめっき槽内に設置し、被めっき物にカソード電極を取り付け陰極を形成し、被めっき物をアノードボックスと対向する位置に固定していた。

図４にはめっき装置の全体系統概念図を示す。めっき装置はめっきをおこなうめっき槽１と、めっき槽１にめっき液Ｓを供給し、めっき槽１からめっき液Ｓを排出させ、めっき液Ｓを貯蔵する補助系統とを有している。めっき槽１は図では３基を表示しているが、これに限定されず１基のみでもよく、また、何基あってもよい。めっき槽１については後述し、ここではまずめっき槽以外の部分について説明する。めっき槽１にはめっき液Ｓを供給する供給管８６と、めっき液Ｓを排出させる出口管８７と、めっき液Ｓがめっき槽１内で所定の液位を超えないようにするオーバーフロー管８８とが接続している。

供給管８６にはめっき槽１へのめっき液Ｓの流入を制御する入口弁８４が、出口管８７にはめっき槽１からのめっき液Ｓの排出を制御する出口弁８５が、めっき槽１毎に各々設けられている。出口管８７およびオーバーフロー管８８は、めっき液Ｓを貯蔵するリザーバタンク８１に接続している。入口弁８４と出口弁８５は、空気バルブが開放されて発生する駆動力によって開かれ、空気バルブの駆動力が消失するとバネ等の復元力によって自動的に閉まる（ノーマルクローズ）空気作動弁である。空気バルブの開放は、空気バルブに接続し、電気信号を受けて開閉動作をおこなうソレノイド弁（図示せず）によっておこなわれる。なお、オーバーフロー管８８にも同様な構造のオーバーフロー弁８９が設けられている。

めっき液Ｓをめっき槽１に充填するときは、めっき液Ｓは、リザーバタンク８１を出て、ポンプ８２によって昇圧され、フィルタ８３で不純物を除去されて、供給管８６から入口弁８４を経由してめっき槽１に流入する。このとき、充填されるめっき槽１の出口弁８５は閉じられている。めっき液Ｓをめっき槽１から排出させるときは、出口弁８５を開け、めっき液Ｓをリザーバタンク８１に重力で排出する。

図５には、従来のめっき装置のうちフェースアップ方式、すなわち、カソード電極が装置の下方から装着され、アノード電極と対向する方式のめっき槽の全体構成図の一例を示す。めっき槽１はめっき液Ｓをリザーバタンク８１（図４参照）から供給するめっき液供給ライン１４、めっき液Ｓをリザーバタンク８１に戻すリターンライン１５を有している。めっき液供給ライン１４は、めっき槽１の天板に側板締結具１９ａによって支持された第１の側壁１１によって形成されている。リターンライン１５は、側板締結具１９ｂによって同様に支持された第２の側壁１１２によって形成されている。第２の側壁１１２の下方には、出口管８７に連絡する出口開口１１８が形成されている。

めっき槽１内にはアノード電極３が保持され、アノード電極３と対向するめっき槽１の底板２４には、カソード電極４が設けられている。カソード電極４には、ウエハまたは基板等である被めっき物５が装着される。アノード電極３のアノード電極板３２はめっき液Ｓにすこしずつ浸食されるので、アノード電極板３２を構成する粒状物質がめっき液中に流出するが、粒状物質が被めっき面５１に堆積すると、被めっき面５１の品質に影響するおそれがあるため、アノード電極板３２は、粒状物質の流出を防止するため、フィルタ締結具３４によってアノードボックス３１に保持されたフィルタ３３で覆われている。

ところで、フィルタ締結具３４や側板締結具１９ａ、１９ｂは、めっき装置の運転中の振動等によって徐々に緩み、最悪の場合めっき槽１内に落下する場合がある。落下する可能性のある締結具としては、この他にめっき槽１の内部を撹拌するパドル（図示せず）を保持するための締結具も考えられる。これらの締結具がめっき槽１内に落下すると、出口開口１１８からリターンライン１５（場合によってはオーバーフローライン１６）に抜け、めっき槽１から流出し、出口管８７に設けられた出口弁８５に噛み込むおそれがある。出口弁８５はめっき液Ｓをめっき槽１から排出させる際に開かれるが、このとき締結具が出口弁８５の弁座と弁体との間に挟まると、空気バルブによる弁の開放力が消失し、バネ等の復元力によって弁が閉じようとしても、噛み込んだ締結具のために弁は開いたままになってしまう。この状態で、次の作業サイクルで、めっき槽１にめっき液Ｓを充填しようとしても、出口弁８５が開いているため、いつまでたってもめっき槽１への充填が完了しないという問題を招く。また、出口弁８５に噛み込みが生じていることは弁の計装系では検知できないため、不具合発生箇所の特定に時間を要することも考えられる。

このため、締結具の流出を防止することが必要となる。締結具の流出防止のためには、まず出口弁８５より上流側の出口管８７経路上にフィルタを設ける方法が考えられる。また、仕切板を上下方向に段違い状に配置し、締結具とめっき液との比重差を利用して締結具の流出を防止する方法も考えられる（特許文献１参照。）。
特開２００３−３４９００号公報

しかしながら、出口管経路上にフィルタを設ける方法では、締結具がフィルタに捕捉されたことを検出するのが困難である。また、検出に成功しても締結具を回収するために配管を分解するなど、回収作業に大きな手間を要する可能性がある。さらに、フィルタの圧損によってポンプの動力が増加するおそれもある。

また、特許文献１に記載されたような比重差を利用した方法は、流速によってはそのまま流出してしまう可能性があり、また、捕捉されたとしても検出や回収が困難となる可能性がある。

本発明は、以上の状況に鑑み、めっき槽内で締結具等の所定形状の小部品が脱落・落下した場合に、これら小部品のめっき槽外への流出を確実に防止し、小部品を容易に回収することのできるめっき槽を提供することを目的とする。

本発明のめっき槽は、めっき時の陽極となるアノード電極が、めっき時の陰極となるカソード電極と対向して設けられるめっき槽である。そして本発明のめっき槽は、アノード電極およびカソード電極が設けられる内部空間を区画する側壁を有し、上記の課題を解決するために、側壁のめっき槽の底板との隣接部または内部空間の下方の底板に、めっき液を排出させ、内部空間内にある所定形状の小部品が通過できない大きさの複数の出口開口が設けられている。

このため、内部空間内にある所定形状の小部品が万一脱落・落下しても、小部品は出口開口で捕捉され内部空間内にとどまるので、内部空間から流出することはない。

なお、複数の出口開口は、複数のスリット、複数の円形開口、または複数の格子状開口によって形成することができる。

以上説明したとおり、本発明のめっき槽によれば、内部空間内にあって、脱落・落下する可能性のある各種締結具等の所定形状の小部品が万一脱落・落下しても、めっき槽の内部空間にとどまる。このため、小部品のめっき槽外への流出が確実に防止され、また、脱落部品の回収も容易であるので、めっき作業やめっき槽の保守作業の効率化を図ることができる。

以下、図面を用いて本発明のめっき槽の詳細を説明する。図１には、本発明のめっき槽の全体構成図を、図２には、図１に示すめっき槽の、アノード電極とカソード電極とが設置される部分の斜視図を各々示す。なお、背景技術で述べた補助系統を含むめっき装置の全体系統概念は、図４に示した全体系統概念図と共通である。

めっき槽１は内部にめっき液Ｓを入れることのできる空間部を有している。めっき槽１はめっき液Ｓをリザーバタンク８１（図４参照）から供給するめっき液供給ライン１４と、めっき液Ｓをリザーバタンク８１に戻すリターンライン１５と、めっき液Ｓが所定の液位を超えないようにするオーバーフローライン１６とを有している。めっき液供給ライン１４は、めっき槽１の天板に側板締結具１９ａによって支持された第１の側壁１１によって形成されている。リターンライン１５は、側板締結具１９ｂによって同様に支持された第２の側壁１２ａによって形成されている。第１の側壁１１の下方には、供給管８６に連絡する入口開口１７が形成されている。第２の側壁１２ａの下方には、出口管８７に連絡する出口開口１８ａが形成されている。第１の側壁１１、第２の側壁１２ａと直交する方向には、図２に示すように、互いに向き合う第３の側壁２１ａ、２１ｂが設けられている。これらの側壁１１、１２ａ、２１ａ、２１ｂは、めっき槽１の底板２４とともに、アノード電極３とカソード電極４とが設置される内部空間２３を形成している。第３の側壁２１ａ、２１ｂはここではめっき槽１の筐体と共通にしているが、めっき槽１の筐体とは別に設けてもよい。

めっき槽１、第１の側壁１１、および第２の側壁１２ａは、めっき液Ｓに対して耐腐食性を有し、内部が目視できる透明の材質、例えば、ポリプロピレン、塩化ビニール、テフロン、ガラス等で製作することができる。側板締結具１９ａ、１９ｂは例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材で製作される。

めっき槽１内にはアノード電極３がめっき槽１の天板を貫通する支持管３５に吊られて固定・保持されている。アノード電極３のアノード電極板３２は底部が開口されたアノードボックス３１に保持され、支持管３５の内部を通るケーブル３２１を介して電源装置６のプラス側に接続している。アノードボックス３１の底部の開口は、アノード電極板３２から剥離した粒状の電極構成物質がアノードボックス３１の外へ流出することを防止するため、フィルタ３３で覆われている。フィルタ３３は、その外周部がフィルタ締結具３４によってアノードボックス３１に保持されており、さらに、アノードボックス３１の底部の開口を覆う格子状の保持部材（図示せず）によっても保持されるようにしてもよい。アノードボックス３１とフィルタ３３は、耐腐食性を有する材料、例えばポリプロピレン等で製作される。フィルタ締結具３４は、側板締結具１９ａ、１９ｂと同様に、例えばＰＥＥＫ材で製作される。なお、締結具としては、この他前述したパドル保持用の締結具等もあり、以下の記載では、締結具の用語は、フィルタ締結具３４、側板締結具１９ａ、ｂ、パドル保持用の締結具、その他内部空間２３内の部材の締結のために内部空間２３内に存在している任意の締結具の意味で用いる。

アノード電極３と対向するめっき槽１の底板２４には、電源装置６のマイナス側に接続するカソード電極４が設けられている。カソード電極４には、ウエハまたは基板等である被めっき物５が、ウエハホルダ５２に支持されて、被めっき面５１をめっき槽１の内部に向けて装着され、被めっき面５１には陰極の所定の電位状態が形成される。

図３には、図２の３−３線の方向からみた、めっき槽の出口開口付近の側方図を示す。図３（ａ）に示すように、第２の側壁１２ａのめっき槽１の底板２４との隣接部、すなわち第２の側壁１２ａの最下部付近には、底板２４に向かって延びる複数のスリット２０が設けられている。スリットの幅Ｘは最小の締結具が通過できない大きさであり、一例では、最小の締結具がＭ３サイズである場合に、幅Ｘは２ｍｍ程度である。スリット２０の高さＹは従来技術における出口開口１１２の高さと同程度としてもよいが、あまり高さＹを小さくすると、めっき槽１からのめっき液Ｓの排出時間が増加するので、適宜に設定することが望ましい。なお、第２の側壁１２ａのスリット２０の部分は第２の側壁１２ａの一部として切削加工により形成されるが、スリット２０を別部材として製作して接合してもよい。また、第２の側壁１２ａの底板２４との接合部付近には、隣接する第３の側壁２１ａ、２１ｂとの接合を容易にするため、図示するような切欠を設けてもよい。

図３（ｂ）〜（ｄ）には第２の側壁の他のバリエーションを示している。同図（ｂ）はスリットの代わりに円形開口を複数個設け、これを出口開口１８ｂとしたものである。出口開口１８ｂはパンチング加工によって形成され、締結具が通過できない径に設定される。同図（ｃ）は横向きのスリットを複数個設け、これを出口開口１８ｃとしたものである。出口開口１８ｃの幅も締結具が通過できない大きさに設定される。さらに、同図（ｄ）のように斜め格子状の出口開口１８ｄを設けてもよい。この場合も、出口開口１８ｄは締結具が通過できない大きさに設定される。また、図示しないが、この他にも、鉛直・水平方向の格子状開口や、楕円状の出口開口等、締結具が通過できない大きさの開口を有する任意の形状の出口開口を用いることができる。

このように、内部空間２３を形成する第２の側壁１２ａ〜１２ｄに、締結具が通過できず、めっき液Ｓだけが流出できる大きさの複数の出口開口１８ａ〜１８ｄを設ける結果、仮に締結具が緩み、内部空間２３内に落下しても締結具は出口開口１８ａ〜１８ｄで捕捉され、内部空間２３内にとどまる。このため、締結具の出口弁８５への噛み込みが回避され、めっき槽１へのめっき液Ｓの充填に不具合を来たすおそれがなくなる。また、締結具は内部空間２３内にとどまるので、めっき工程が終わり、めっき液Ｓをリザーブタンク８１に排出させ、めっき槽１を空にすると、めっき槽１の透明な外壁を通して、締結具が落下しているかどうかを容易に目視確認することができる。しかも、めっき槽１の天板を取外せば、締結具の回収は容易である。この結果、メンテナンスが容易で、再稼動までの時間がほとんどかからない。

さらに、上述した出口開口１８ａ〜１８ｄは底板２４に設けることもできる。この場合、出口開口１８ａ〜１８ｄを内部空間２３の下方に設ければ、第２の側壁１２ａ〜１２ｄに設けるのと同様の効果を奏する。

なお、本発明の対象はフィルタ締結具３４等の締結具だけにとどまらず、めっき槽の内部空間にあり、内部空間に脱落・落下する可能性のある所定形状の小部品や、運転中の振動等によって流出する可能性のある部品欠損部の流出防止に用いることもできる。

以上説明したように、本発明のめっき槽によれば、めっき槽の内部空間にあって、内部空間に脱落・落下する可能性のある各種締結具等の小部品が出口管に流出する事態を防止し、ひいてはめっき作業やめっき槽の保守作業の効率化を図ることができる。

本発明のめっき槽の全体概念図である。 図１に示すめっき槽の、アノード電極とカソード電極とが設置される部分の斜視図である。 図１に示すめっき槽の出口開口付近の側方図である。 従来技術のめっき装置の全体系統概念図である。 従来技術のめっき槽の全体概念図である。

符号の説明

１ めっき槽
１１ 第１の側壁
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 第２の側壁
１４ めっき液供給ライン
１５ リターンライン
１６ オーバーフローライン
１７ 入口開口
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ 出口開口
１９ａ、１９ｂ 側板締結具
２０ スリット
２１ａ、２１ｂ 第３の側壁
２３ 内部空間
２４ 底板
３ アノード電極
３１ アノードボックス
３２ アノード電極板
３２１ ケーブル
３３ フィルタ
３４ フィルタ締結具
３５ 支持管
４ カソード電極
５ 被めっき物
５１ 被めっき面
５２ ウエハホルダ
６ 電源装置
８１ リザーバタンク
８２ ポンプ
８３ フィルタ
８４ 入口弁
８５ 出口弁
８６ 供給管
８７ 出口管
８８ オーバーフロー管
Ｓ めっき液

Claims (2)

1. めっき時の陽極となるアノード電極が、めっき時の陰極となるカソード電極と対向して設けられるめっき槽であって、
   前記アノード電極および前記カソード電極が設けられる内部空間を区画する側壁を有し、
   前記側壁の前記めっき槽の底板との隣接部または前記内部空間の下方の前記底板に、めっき液を排出させ、前記内部空間内にある所定形状の小部品が通過できない大きさの複数の出口開口が設けられている、めっき槽。
2. 前記複数の出口開口は複数のスリット、複数の円形開口、または複数の格子状開口によって形成されている、請求項１に記載のめっき槽。

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