JP2009120864A - めっき治具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の被めっき物に対して同時にめっき加工を施す際に、被めっき物毎にめっきのむらが生じることがなく均一にめっき加工を施すことを可能としためっき治具を提案する。
【解決手段】めっき液中に浸漬された状態で水平軸回りに回転するめっき治具２であって、回転軸ＣＬと平行をなし、この回転軸ＣＬを中心とした円周上に配設された複数本の挟持棒２１と、複数本の挟持棒２１の両端を固定する一対の端板２２とを備え、挟持棒２１には、回転軸ＣＬに沿って所定の間隔をあけて複数の溝が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハに無電解めっきを施す際に使用するめっき治具に関する。

近年、めっき技術は、様々な技術分野で応用されており、半導体の配線技術にも使用されている。半導体分野では、半導体の高集積化および高性能化を実現するために、半導体の配線ピッチを縮小することが求められており、最近では、シリコンウェハ上に形成された酸化膜にドライエッチングによって配線用の溝を形成し、その溝をめっきして配線材料を埋め込む手法が多く用いられている。

このようなウェハ等の被めっき物に対するめっき方法としては、めっき液中に浸漬された被めっき物の被めっき面と対向させて陽極板を配置し、被めっき面に向けて新しいめっき液を噴出させながら、被めっき物と陽極板との間を通電して被めっき面をめっきする電気めっき法がある（例えば特許文献１参照）。
ところが、めっき層の形成のプロセスは一般的に長く、被めっき物毎に一連の作業を行う必要がある前記従来の電気めっき法では、多数の被めっき物に対してめっき加工を施す場合における短縮合理化には不向きな場合があった。

そのため、特許文献２には、図７に示すように、被めっき物であるウェハ１２０の被めっき面１２１を露出させた状態で保持することが可能に構成されためっき治具１１０を複数個上下に積み重ねた状態で連結し、めっき槽１３０に貯留されためっき液１３１に浸漬させることでめっきを行う無電解めっき用の治具１１０が開示されている。

特開２００２−３２７２９１号公報 特開２００２−３３９０７８号公報

ところが、めっき槽１３０内のめっき液１３１は、めっき加工に伴い水素が発生することで、上部に行くほど水素の濃度が高くなっている。そのため、従来のめっき治具１１０を使用した無電解めっき方法では、上方に配置されたウェハ１２０と下方に配置されたウェハ１２０との間に、めっき厚のむらが生じるという問題点を有していた。
また、めっき液１３０は、上部の方の温度が高いため、下部に比べて上部の方がめっきの成長スピードが速く、上方に配置されたウェハ１２０と下方に配置されたウェハ１２０との間に、めっき厚のむらが生じるという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、複数の被めっき物に対して同時にめっき加工を施す際に、被めっき物毎にめっきのむらが生じることがなく均一にめっき加工を施すことを可能としためっき治具を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、被めっき物を装着し、めっき液中に浸漬された状態で水平軸回りに回転するめっき治具であって、回転軸と平行をなすように配設された複数本の挟持棒と、前記複数本の挟持棒の両端を固定する一対の端板と、を備え、前記挟持棒は、他の挟持棒とともに前記被めっき物を挟持することが可能な位置に配設されており、該挟持棒には、前記回転軸に沿って所定の間隔をあけて複数の溝が形成されていることを特徴としている。

かかるめっき治具は、回転軸が水平になるように配設された治具により、被めっき物を回転させた状態でめっき加工を施すため、めっき液が深さにより温度や水素濃度が異なる場合であっても、被めっき面にめっき厚のむらが生じることを防止することを可能としている。また、複数の溝が形成された挟持棒により、複数枚の被めっき物を挟持することを可能としているため、複数の被めっき物に対して同時にめっき加工を施すことを可能とし、めっき加工の短縮合理化を可能としている。

また、前記めっき治具について、前記溝が、Ｖ字断面であれば、被めっき物と挟持棒との当接面を小さくするとともに、溝内にもめっき液が通ることで、より広範囲にめっき加工を施すことが可能となるため、好適である。

また、前記めっき治具について、前記複数本の挟持棒が、等間隔で配設されていれば、被めっき物をバランスよく挟持することで被めっき物に均等に応力が作用するため、当該被めっき物に破損が生じることを防止することができ、好適である。
さらに、前記めっき治具について、前記挟持棒が４本配設されていてもよい。

本発明のめっき治具によれば、複数の被めっき物に対して同時にめっき加工を施す際に、被めっき物毎にめっきのむらが生じることがなく均一にめっき加工を施すことを可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
ここで、図１は本実施形態に係るめっき装置の概略を示す斜視図であり、図２は同めっき装置の正面図である。また、図３は本実施形態に係るめっき治具の機構を示す側断面図であり、図４は同めっき治具の正面図である。さらに、図５は同めっき治具への被めっき物の取り付け方法を説明するための分解斜視図であり、図６の（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係るめっき装置を構成する支持部材へのめっき治具の着脱、固定方法を説明するための部分斜視図である。

本実施形態に係るめっき装置１は、被めっき物であるシリコン製のウェハ３（図３または図４参照）をめっきするための装置であり、図１および図２に示すように、被めっき物を保持するめっき治具２と、めっき治具２を回転可能に支持する支持部材４と、めっき治具２にその回転軸回りの駆動力を付与する駆動機構５とから構成されている。

めっき装置１は、図３に示すように、めっき槽６内に貯留されためっき液６１内に、少なくともめっき治具２が浸漬された状態で運転される。めっき装置１を駆動させることにより、めっき治具２とウェハ３が水平軸を中心に回転する。

めっき治具２は、図１および図２に示すように、両端のすべり軸受け２４，２４を介して支持部材４の下部に回転可能に支持されている。めっき治具２の一端（ギア２５）は、駆動機構５に連結され、支持部材４の上部に配置されたモータ５０の回転が、駆動機構５（ギア５１〜５３）を介して伝達されるようになっている。
以下、めっき装置１の各部について詳細に説明する。

めっき治具２は、ウェハ３を装着し、めっき液中に浸漬された状態で水平軸回りに回転する部材であって、回転軸ＣＬと平行をなし、この回転軸ＣＬを中心とした円周上に配設された４本の挟持棒２０，２０，…と、これらの挟持棒２０，２０，…の両端を固定する一対の端板２１，２１とを備えて構成されている。

挟持棒２０は、他の挟持棒２０，２０，２０とともにウェハ３を挟持することが可能と成るように、等間隔に配設されている。そして、挟持棒２０，２０，…は、ウェハ３を装着した際に、ウェハ３に作用する応力が均等になるように構成されている（図３参照）。
挟持棒２０は、図４に示すように、両端に配設された端板２１，２１にボルト２２を介して固定されている。

図４に示すように、挟持棒２０には、ウェハ３の係止を容易にするために、回転軸ＣＬに沿って所定の間隔をあけて５つの溝２０ａ，２０ａ，…が形成されている。挟持棒２０に溝２０ａが５つ形成されていることで、めっき治具２には、一度の５枚のウェハ３，３，…を装着することが可能である。

挟持棒２０に形成された溝２０ａは、Ｖ字断面を呈しており、ウェハ３との設置面を少なくするとともに、溝２０ａ内でのめっき液の通りもよくなるように構成されている。

なお、めっき治具２に配設される挟持棒２０の本数は限定されるものではなく、例えば、３本や５本以上にする等、適宜設定することが可能である。
また、挟持棒２０の長さを長くすることで、より多くのウェハ３を装着することが可能に構成しても良い。また、溝２０ａの箇所数も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、溝２０ａの断面形状もＶ字断面に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

端板２１は、図４に示すように、挟持棒２０，２０，…の両端部に配設されており、ボルト２２，２２，…を介して４本の挟持棒２０，２０，…を固定する。
図５に示すように、端版２１には、ウェハ３の着脱時に４本の挟持棒２０，２０，…のうちの１本の挟持棒２０’が取り外し自在となるように、Ｕ字溝２１ａが形成されている。また、端板２１には、他の挟持棒２０，２０，２０に対応する箇所に図示しないボルト孔が形成されている。

また、図２に示すように、端板２１には、めっき治具２の回転軸ＣＬと同軸上に軸棒２３，２３が突設されている。各軸棒２３には、すべり軸受け２４が固定されており、支持部材４により回転自在に支持されることが可能に構成されている。さらに、一方の軸棒２３（図２において左側の軸棒２３）の先端にはギア２５が一体に形成されており、ギア５１，５２，５３を介して伝達された、モータ５０の動力により、めっき治具２が回転するように構成されている。

支持部材４は、図１および図２に示すように、めっき治具２や駆動機構５を支持するめっき装置１の筐体を構成するアクリル樹脂製の部材である。
本実施形態では、支持部材４を、図２に示すように、一対の側板４０，４０と、両側板４０，４０間に横設された状態で、側板４０同士を連結する横材４１，４１，…と、により構成されている。支持部材４の一方の側板４０の側方には、ギア５１，５２，５３および２５を覆うように、カバー材４２が横材４１，４１，…を介して設置されている。

側板４０，４０には、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、軸棒２３，２３が挿入されたすべり軸受２４，２４を摺動させて支持するガイド溝４３が形成されている。
ガイド溝４３は、図６（ａ）に示すように、底部が開口部よりも低くなるように斜めに形成されており、挿入されためっき治具２のすべり軸受２４，２４が、重力により抜け出すことが防止されている。

ガイド溝４３は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、溝幅がすべり軸受２４の外径と同等に形成されており、軸棒２３が挿入されたすべり軸受２４を摺動させることで、めっき治具２が支持部材４から着脱自在な構成となっている。これにより、めっき治具２を容易に取り外すことができるので、めっき治具２の交換や、ウェハ３の着脱が容易にでき、作業性を向上させることができる。

さらに、支持部材４には、図６（ｃ）に示すように、めっき装置１の運転中（めっき治具２の回転駆動中）に、軸棒２３，２３が挿入されたすべり軸受２４，２４が、ガイド溝４３から脱落しないように、固定部材４４が取り付けられる。

また、めっき装置１の運転中（めっき治具２の回転駆動中）は、図１，図６（ｃ）に示すように、固定部材４４を取り付けることでめっき治具２の支持部材４からの抜け出しが防止される構成になっている。

固定部材４４は、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、めっき治具２の回転駆動中に支持部材４（ガイド溝４３）から軸棒２３が脱落しないように、すべり軸受２４を介して軸棒２３を回転可能に係止するアクリル樹脂製の部材である。固定部材４４は、すべり軸受２４の外径に応じて形成された凹部４４ａによりすべり軸受２４を回転可能に係止している。これにより、めっき装置１の運転中（めっき治具２の回転駆動中）にめっき治具２が外れたりずれたりすることがなく、安定しためっき作業が行われる。
なお、固定部材４４は、例えば、図示しないＰＥＥＫ樹脂製のネジ等で支持部材４に固定されることで、めっき治具２の回転駆動中に支持部材４から外れることが防止されている。

本実施形態では、軸棒２３，２３が挿入されたすべり軸受２４，２４を摺動させたり、固定部材４４によって固定したりしているが、めっき治具２が回転自在に支持されるのであれば、すべり軸受２４，２４を設けずに、軸棒２３，２３をガイド溝４３に直接摺動させて、支持部材４に回転可能に支持される構成としてもよい。さらに、この場合、軸棒２３は、固定部材４４によって直接、回転可能に固定されることになる。
また、ガイド溝４３に係止部としての凸部を形成することですべり軸受２４を係止する構成とし固定部材４４を省略するなど、めっき治具２の係止方法は限定されるものではない。

駆動機構５は、めっき治具２を回転駆動させるための動力源と動力伝達手段であり、図２に示すように、モータ５０と、モータ５０の駆動軸５０ａに取り付けられたギア５１と、ギア５１と噛み合うギア５２と、ギア５２と噛み合うギア５３とから構成され、モータ５０は支持部材４の上部に、ギア５１，５２，５３は支持部材４の側面（図２において左側側面）に配置されている。

モータ５０は、支持部材４に固定されたカバー材５４の内部に配設されることで、めっき装置１をめっき槽６に配置する際や、めっき治具２の回転駆動時等に、めっき液６１がモータ５０にかかることが防止されている。

このような駆動機構５によれば、モータ５０を駆動し、モータ５０の駆動軸５０ａの回転を、ギア５１を介してギア５２に伝達してギア５２を回転させ、さらにギア５２の回転を、ギア５２を介してギア５３に伝達してギア５３を回転させることによって、ギア５３に噛み合うギア２５を回転させることができる。これにより、ギア２５に接続された軸棒２３を介してめっき治具２およびめっき治具２に装着されたウェハ３を回転軸ＣＬ回りに回転駆動させることができる。

なお、各ギア５１，５２，５３を構成する材料は、耐薬品性（耐めっき液性）を有する材料であれば限定されるものではなく、例えば、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ（登録商標））樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等で形成してもよい。また、本実施形態では、モータ５０の回転を、ギア５１，５２，５３および２５を介してめっき治具２に伝達しているが、例えば、耐薬品性の材料で形成されたベルト等を介してモータ５０の回転をめっき治具２に伝達する構成としてもよく、モータ５０の回転力をめっき治具２に伝達することが可能であればその伝達機構は限定されるものではない。

なお、本実施形態では、めっき治具２、支持部材４および固定部材４４をアクリル樹脂で形成しているが、耐薬品性・耐熱性（９５℃程度の高温）を有し、アクリル樹脂程度の硬さがあれば、他の樹脂で当該部材を形成してもよい。

続いて、本実施形態のめっき装置１の動作の概要について説明する。
まず、図４および図５に示すように、めっき治具２に被めっき物であるウェハ３を装着する。ウェハ３は、挟持棒２０’を端板２１，２１から取り外した状態で、他の挟持棒２０，２０，２０の溝２０ａ，２０ａ，２０ａにすべり込ませた後、挟持棒２０’を固定することにより行う。このとき、ウェハ３は、めっき治具２の回転軸ＣＬとウェハ３の中心点とが一致するように装着されている。

次に、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、回転軸ＣＬが水平の状態でめっき治具２の軸棒２３，２３が挿入されたすべり軸受２４，２４をガイド溝４３に摺動させて、めっき治具２を支持部材４に回転可能に装着する。そして、めっき治具２の軸棒２３に接続されたギア２５を駆動機構５のギア５３に噛み合わせて、めっき治具２と駆動機構５とを連結させるとともに、固定部材４４を取り付けてすべり軸受２４を介して軸棒２３を回転可能に係止する。

次に、めっき装置１を、めっき液６１が貯留されためっき槽６内に、めっき治具２がめっき液６１に完全に浸漬するように配置する（図３参照）。その後、駆動機構５のモータ５０を駆動させ、その回転をギア５１，５２，５３および２５を介してめっき治具２を回転させる。

以上、本実施形態に係るめっき治具２によれば、水平に配設された回転軸を中心にウェハ３を回転させながらめっきを行うため、めっき槽６内に貯留されためっき液６１に、深さの違いにより水素の濃度が違っていても、ウェハ３は上下方向に回転しているため、めっきにむらが生じることがない。
同様に、めっき液６１に深さによる温度の違いが生じていたとしても、ウェハ３は上下方向に回転しているため、めっきの成長スピードの違いによるむらが生じることもない。

また、めっき治具２は、複数のウェハ３，３，…を装着することが可能に構成されているため、１度に多数のウェハ３，３，…のめっきを行うことが可能である。

また、挟持棒２０の溝２０ａがＶ字断面に形成されているため、ウェハ３の係止を容易に行うことができるとともに、ウェハ３と挟持棒３との接触面積を最小にして、より広範囲にめっき加工を施すことが可能となる。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、被めっき物として、円形のシリコンウェハをめっきする場合について説明したが、被めっき物を構成する材質や形状は限定されるものではない。

また、挟持棒の長さや、挟持棒に形成される溝の数、溝のピッチ等は、適宜設定することが可能である。
また、挟持棒の溝を、挟持棒の周方向に沿って形成するものとしたが、装着されるウェハ側にのみに溝を形成する構成としてもよい。

また、挟持棒と端板との固定方法は、ボルトによる螺着に限定されるものではない。

本発明の好適な実施の形態に係るめっき装置の概略を示す斜視図である。 図１に示すめっき装置の正面図である。 図１に示すめっき治具の機構を示す側断面図である。 図１に示すめっき治具の正面図である。 図１に示すめっき治具への被めっき物の取り付け方法を説明するための分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１に示すめっき装置を構成する支持部材へのめっき治具の着脱、固定方法を説明するための部分斜視図である。 従来のめっき治具を示す断面図である。

符号の説明

１ めっき装置
２ めっき治具
２０ 挟持棒
２０ａ 溝
２１ 端板
３ ウェハ（被めっき物）
４ 支持部材
５ 駆動機構
６ めっき槽
６１ めっき液
ＣＬ 回転軸

Claims (4)

1. 被めっき物を装着し、めっき液中に浸漬された状態で水平軸回りに回転するめっき治具であって、
   回転軸と平行をなすように配設された複数本の挟持棒と、
   前記複数本の挟持棒の両端を固定する一対の端板と、を備え、
   前記挟持棒は、他の挟持棒とともに前記被めっき物を挟持することが可能な位置に配設されており、
   該挟持棒には、前記回転軸に沿って所定の間隔をあけて複数の溝が形成されていることを特徴とする、めっき治具。
2. 前記溝が、Ｖ字断面であることを特徴とする、請求項１に記載のめっき治具。
3. 前記複数本の挟持棒が、等間隔で配設されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のめっき治具。
4. 前記挟持棒が４本配設されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のめっき治具。

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