JP2014214332A - 基板めっき装置及び基板めっき方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】スループットを低下させることなく、基板ホルダに保持された基板を、より少ない洗浄液で洗浄できるようにした基板めっき装置を提供する。【解決手段】基板めっき装置は、基板を保持する基板ホルダ18と、基板をめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行うめっき槽34と、基板ホルダ18及び該基板ホルダ18に保持された基板を洗浄液で洗浄する洗浄槽30と、洗浄槽30内に配置され、基板を保持した基板ホルダ18を収納する内シェル100とを備える。内シェル100は開閉自在に構成されている。内シェル100は、基板を保持した基板ホルダ18の外形の凹凸形状に沿った凹凸部が形成された内面を有しており、閉じた状態にある内シェル100内に洗浄液を供給して、内シェル100内の基板を基板ホルダ18と共に洗浄する。【選択図】図7

Description

本発明は、基板めっき装置及び基板めっき方法に関し、特に半導体ウェーハ等の基板を基板ホルダで保持しつつめっき液中に浸漬させて基板表面に接続用バンプや配線等を形成するディップ式の基板めっき装置及び基板めっき方法に関する。
半導体ウェーハ等の基板を基板ホルダで保持しつつめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行うタイプのめっき装置がある。このタイプのめっき装置では、めっき後の基板を基板ホルダで保持したまま基板ホルダと共に純水等の洗浄液に浸漬させて洗浄する。このように、基板を保持した基板ホルダを洗浄液に浸漬させることで、基板及び基板ホルダに付着しためっき液等の薬液は、基本的に液の濃度差による拡散によって、基板及び基板ホルダから除去される。そして、めっき液等の薬液が拡散した洗浄液は洗浄槽から排出され、これによって洗浄液による1回の洗浄が終了する。この洗浄は複数回に亘って繰返される。
このめっき後の基板及び基板ホルダの洗浄に使用される洗浄槽は、一般に、上方に開口した、開口面積が一定の箱形形状を有している。洗浄槽の内部空間の大きさ(厚さ、幅、及び深さ)は、基板ホルダの最大厚さ、最大幅、及び浸漬深さを考慮し、基板ホルダを洗浄槽内に導入したり、洗浄槽内から引き上げたりする時に、基板ホルダが洗浄槽に接触しないように余裕を持たせた寸法に設定されている。
このため、1回の洗浄に使用される純水等の洗浄液の量は、洗浄槽の開口面積と深さの積で求められる洗浄槽の容積で決まる。そして、複数回の洗浄に使用される洗浄液の総使用量は、オーバーフローを目的とした洗浄液の余剰供給やシャワーなどによる洗浄液の追加供給を除くと、洗浄槽の容積から基板ホルダの体積を引いた値と洗浄回数の積となる。
出願人は、洗浄槽に設けた開閉自在な蓋体と槽本体内に保持した基板との間に、基板の表面に沿ってめっき液が流通する狭い流路(処理室)を形成するようにした基板めっき装置を提案している(特許文献1参照)。
また、互いに近接及び離間する方向に移動可能な2つのプレート間の狭い隙間内に処理流体を導入することで、処理流体の使用量を削減するようにした装置(特許文献2参照)や、洗浄対象物が設置された洗浄室内に洗浄液を導入し、洗浄液の加圧および減圧(加圧の解除)を繰返すようにした洗浄装置が提案されている(特許文献3参照)。
更に、搬送装置によって縦吊りされた被処理部材の周囲を囲繞手段で囲繞し、囲繞手段の内部に処理液を供給することで被処理部材を洗浄するようにした装置が提案されている(特許文献4参照)。
特開2000−58486号公報 特表2002−535831号公報 特開2004−14642号公報 特開2008−223094号公報
基板ホルダは、基板の外周部と基板ホルダとの隙間をシール部材でシールしながら基板を保持し、基板を保持したままめっき液に浸漬される。このような基板ホルダの表面は、一般に平坦ではなく、基板を保持した基板ホルダの表面には、基板の直径に見合ったかなり大きな凹部等の凹凸が形成されている。このため、基板を保持した基板ホルダを箱形の洗浄槽の内部に配置して基板及び基板ホルダを純水等の洗浄液により洗浄すると、基板及び基板ホルダの表面に形成される凹部等の内部に多量の洗浄液が流れ込み、洗浄液の使用量はその分だけ増えてしまう。しかも、この洗浄方法によると、基板の大型化に伴って、洗浄液の使用量が益々増えることになる。
基板ホルダは、基板の外周部と基板ホルダとの隙間をシールするための構造も含めて、ある程度の厚さを有している。前述したように、洗浄槽の形状及び大きさを、内部に収容される基板ホルダの最大厚さ、最大幅、浸漬深さを考慮した箱型形状とすると、洗浄液の使用量は多くなってしまう。このような問題は基板が大型化するとより顕著となる。また、このような浸漬洗浄を複数回繰返す際には、洗浄槽の内部に洗浄液を貯める時間及び洗浄液を排出する時間が必要であり、洗浄のための処理時間が長くなってしまう。
なお、上記特許文献1〜3に記載の発明は、基板の外周部をシール部材でシールしながら基板を保持し、基板を保持したままめっき液に浸漬させて基板表面にめっきを行うようにした基板ホルダを基板と共に洗浄槽内の洗浄液で洗浄するようにしたものではない。
上記特許文献4に記載の発明は、被処理部材を搬送する搬送装置の外形の凹凸を考慮することなく、被処理部材および搬送装置の最大幅、最大厚さよりも大きな内部空間内に処理液を供給している。このため、処理液の使用量が多いばかりでなく、処理液を循環させて被処理部材を洗浄するため、処理液が次第に汚染されてしまい、十分な洗浄が行えないという問題があると考えられる。
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、スループットを低下させることなく、基板ホルダに保持された基板を、より少ない洗浄液で洗浄できるようにした基板めっき装置及び基板めっき方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、基板の外周部にシール部材を押し当てた状態で該基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された基板をめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行うめっき槽と、前記基板ホルダ及び該基板ホルダに保持された基板を洗浄液で洗浄する洗浄槽と、前記洗浄槽内に配置され、基板を保持した前記基板ホルダを収納する内シェルとを備え、前記内シェルは開閉自在に構成されており、前記内シェルは、基板を保持した前記基板ホルダの外形の凹凸形状に沿った凹凸部が形成された内面を有しており、閉じた状態にある前記内シェル内に洗浄液を供給して、前記内シェル内の基板を前記基板ホルダと共に洗浄するように構成されていることを特徴とする基板めっき装置である。
本発明によれば、内シェルの内面が基板ホルダの外形に合わせた形状を有している。従って、内シェルの内部に供給される洗浄液の量を減少させることができる。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある前記内シェルの内面と、前記基板ホルダとの間に1mm〜5mmの隙間があることを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある前記内シェルの内部に供給される洗浄液に気体を吹き込む気体吹き込みラインを有することを特徴とする。
気体吹き込みラインを通してエアやNガス等の気体を吹き込んだ洗浄液を内シェル内に供給することで、洗浄液の洗浄力を向上できる。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部に供給した洗浄液の液面を上下動させる機構を有することを特徴とする。
内シェル内の洗浄液の液面を、例えば1mm〜2mm程度上下動させることによって、内シェル内の洗浄液を攪拌して、洗浄液の洗浄力を向上させることができる。
本発明の好ましい一態様において、前記液面を上下動させる機構は、前記内シェルを構成する壁部材を揺動させる揺動機構、前記内シェル内の洗浄液に接触するダイヤフラムを振動させるダイヤフラム駆動機構、または洗浄液の供給と排出を繰返すシリンジ機構またはポンプ機構であることを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の前面に対向する位置に設けた複数の貫通孔を通して行うことを特徴とする。
これにより、より選択的に基板表面を洗浄することができる。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある前記内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の外周部に対向する位置に設けた外周孔および基板の中央部に対向する位置に設けた中央孔の少なくとも一方を通して行うことを特徴とする。
これにより、外周孔を通して基板外周部に集中的に洗浄液を供給するか、または中央孔を通して基板中心部に集中的に洗浄液を供給して基板の半径方向に沿った洗浄液の流れを形成することができ、これによって、シール部材に沿った領域を効率的に洗うことができる。
本発明の好ましい一態様において、前記基板ホルダを水平方向に移動させる基板ホルダ移動機構を更に有する。
基板及び基板を保持した基板ホルダの洗浄時に、基板ホルダを水平方向に移動させることによって、内シェル内の洗浄液を攪拌して、洗浄液の洗浄力を向上させることができる。
本発明の他の態様は、基板の外周部にシール部材を押し当てた状態で該基板を基板ホルダで保持し、前記基板ホルダに保持された基板をめっき槽内のめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行い、前記基板ホルダに保持されためっき後の基板を、開いた状態にある内シェル内に収納し、前記内シェルを閉じて、基板を保持した前記基板ホルダの外形の凹凸形状に沿った凹凸部を有する前記内シェルの内面を前記基板ホルダおよび前記基板に近接させ、閉じた状態にある前記内シェル内に洗浄液を供給して、前記内シェル内の基板を前記基板ホルダと共に洗浄することを特徴とする基板めっき方法である。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある前記内シェルの内面と、前記基板ホルダとの間に1mm〜5mmの隙間があることを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部に供給される洗浄液に気体を吹き込むことを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部に供給した洗浄液の液面を上下動させることを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の前面に対向する位置に設けた複数の貫通孔を通して行うことを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の外周部に対向する位置に設けた外周孔および基板の中央部に対向する位置に設けた中央孔のうちの少なくとも一方を通して行うことを特徴とする。
本発明の好ましい一態様において、閉じた状態にある内シェルの内部に洗浄液を供給した後、基板ホルダを水平方向に移動させることを特徴とする。
本発明によれば、基板ホルダ及び基板の表面形状に合わせた内面形状を有する内シェルが使用される。したがって、1回の洗浄に使用される洗浄液の量を少なくすることができる。また、洗浄液の供給時間及び排出時間を短くすることができるので、基板ホルダ及び基板に付着しためっき液等が洗浄液に拡散する時間をより長くしたり、洗浄回数を増やしたりすることができる。したがって、スループットを低下させることなく、洗浄効果を向上させることができる。
本発明の実施形態のめっき装置の全体配置図である。 基板ホルダの概略を示す斜視図である。 図2に示す基板ホルダの平面図である。 図2に示す基板ホルダの右側面図である。 図4のA部拡大図である。 基板を保持した基板ホルダを洗浄槽の内部の所定位置に収納する時の状態を示す縦断正面図である。 洗浄槽の内部の所定位置に収納した基板を基板ホルダと共に洗浄している時の状態を示す縦断正面図である。 シェル側板を示す斜視図である。 シェル側板の側方に配置されたシェル端板を示す斜視図である。 図6乃至図9に示す洗浄槽を使用した実施例と、従来の洗浄槽を使用した比較例での洗浄結果を示すグラフである。 洗浄槽の他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 開閉時及び揺動時におけるシェル端板の位置の変化を示す図である。 開閉時及び揺動時におけるシェル端板の位置と時間との関係を示すグラフである。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図であり、洗浄槽の内部の所定位置に基板ホルダを収納する時の状態を示す。 洗浄槽の内部の所定位置に収納した基板を基板ホルダと共に洗浄している時の状態を示す概要図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 図26に示す洗浄槽で洗浄に使用される基板ホルダの要部拡大図である。 洗浄槽の内部に洗浄液を溜めて洗浄槽の内部を洗浄する例を示す図である。 洗浄槽の更に他の例を示す概要図である。 洗浄処理後に基板あるいは基板ホルダに洗浄液が液滴として多く付着する問題に対処するための別の形態を示す処理シーケンスである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各例において、同一または相当する要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本発明の実施形態におけるめっき装置の全体配置図を示す。図1に示すように、このめっき装置には、半導体ウェーハ等の基板を収納したカセット10を搭載する2台のカセットテーブル12と、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ14と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンリンスドライヤ16が備えられている。スピンリンスドライヤ16の近くには、基板ホルダ18を載置して基板の該基板ホルダ18への着脱を行う基板着脱部20が設けられている。これらのユニット10,14,16,20の中央には、これらのユニット間で基板を搬送する搬送用ロボットからなる基板搬送装置22が配置されている。
上記基板着脱部20、基板ホルダ18の保管及び一時仮置きを行うストッカ24、基板を純水に浸漬させるプリウェット槽26、基板の表面に形成したシード層等の表面の酸化膜をエッチング除去するプリソーク槽28、プリソーク後の基板を基板ホルダ18と共に洗浄液(純水等)で洗浄する第1洗浄槽30a、洗浄後の基板の液切りを行うブロー槽32、めっき後の基板を基板ホルダ18と共に洗浄液で洗浄する第2洗浄槽30、及びめっき槽34は、この順に配置されている。このめっき槽34は、オーバーフロー槽36の内部に複数のめっきユニット38を収納して構成されている。各めっきユニット38は、内部に1個の基板を収納し、内部に保持しためっき液中に基板を浸漬させて基板表面に銅めっき等のめっきを施すようになっている。
これらの各機器の側方に位置して、これらの各機器の間で基板ホルダ18を基板とともに搬送する、例えばリニアモータ方式を採用した基板ホルダ搬送装置40が備えられている。この基板ホルダ搬送装置40は、基板着脱部20、ストッカ24、プリウェット槽26、プリソーク槽28、第1洗浄槽30a、及びブロー槽32との間で基板を搬送する第1トランスポータ42と、第1洗浄槽30a、第2洗浄槽30、ブロー槽32、及びめっき槽34との間で基板を搬送する第2トランスポータ44を有している。第2トランスポータ44を備えることなく、第1トランスポータ42のみを備えるようにしてもよい。
この基板ホルダ搬送装置40のオーバーフロー槽36を挟んだ反対側には、各めっきユニット38の内部に位置して該めっきユニット38内のめっき液を攪拌する掻き混ぜ棒としてのパドル(図示せず)を駆動するパドル駆動装置46が配置されている。
基板着脱部20は、レール50に沿って横方向にスライド自在な平板状の載置プレート52を備えている。この載置プレート52に2個の基板ホルダ18を水平状態で並列に載置して、一方の基板ホルダ18と基板搬送装置22との間で基板の受渡しを行った後、載置プレート52を横方向にスライドさせて、他方の基板ホルダ18と基板搬送装置22との間で基板の受渡しを行うようになっている。
基板ホルダ18は、図2乃至図5に示すように、例えば塩化ビニル製で矩形平板状の第1保持部材(固定保持部材)54と、この第1保持部材54にヒンジ56を介して開閉自在に取付けた第2保持部材(可動保持部材)58とを有している。なお、他の構成例として、第2保持部材58を第1保持部材54に対峙した位置に配置し、この第2保持部材58を第1保持部材54に向けて前進させ、また第1保持部材54から離間させることによって第2保持部材58を開閉するようにしてもよい。
第2保持部材58は、基部60と、リング状のシールホルダ62とを有している。シールホルダ62は例えば塩化ビニル製であり、下記の押えリング64との滑りを良くしている。シールホルダ62の上部には、基板ホルダ18で基板Wを保持した時、基板Wの表面外周部に圧接して第2保持部材58と基板Wとの隙間をシールする基板側シール部材66が内方に突出して取付けられている。更に、シールホルダ62の第1保持部材54と対向する面には、基板側シール部材66の外方位置で第1保持部材54に圧接して第1保持部材54と第2保持部材58との隙間をシールするホルダ側シール部材68が取付けられている。
図5に示すように、基板側シール部材66は、シールホルダ62と第1固定リング70aとの間に挟持されてシールホルダ62に取付けられている。第1固定リング70aは、シールホルダ62にボルト等の締結具69aを介して取付けられる。ホルダ側シール部材68は、シールホルダ62と第2固定リング70bとの間に挟持されてシールホルダ62に取付けられている。第2固定リング70bは、シールホルダ62にボルト等の締結具69bを介して取付けられる。
シールホルダ62の外周部には、段部が設けられ、この段部に、押えリング64がスペーサ65を介して回転自在に装着されている。なお、押えリング64は、第1固定リング70aの外周部により、脱出不能に装着されている。この押えリング64は、酸やアルカリに対して耐食性に優れ、十分な剛性を有する材料から構成される。例えば、押えリング64はチタンから構成される。スペーサ65は、押えリング64がスムーズに回転できるように、摩擦係数の低い材料、例えばPTFEで構成されている。
押えリング64の外側方には、複数のクランパ74が押えリング64の円周方向に沿って等間隔で配置されている。これらクランパ74は第1保持部材54に固定されている。各クランパ74は、内方に突出する突出部を有する逆L字状の形状を有している。押えリング64の外周面には、外方に突出する複数の突起部64bが設けられている。これら突起部64bは、クランパ74の位置に対応する位置に配置されている。クランパ74の内方突出部の下面及び押えリング64の突起部64bの上面は、押えリング64の回転方向に沿って互いに逆方向に傾斜するテーパ面となっている。押えリング64の円周方向に沿った複数箇所(例えば3箇所)には、上方に突出する凸部64aが設けられている。これにより、回転ピン(図示せず)を回転させて凸部64aを横から押し回すことにより、押えリング64を回転させることができる。
第2保持部材58を開いた状態で、第1保持部材54の中央部に基板Wを挿入し、ヒンジ56を介して第2保持部材58を閉じる。押えリング64を時計回りに回転させて、押えリング64の突起部64bをクランパ74の内方突出部の内部に滑り込ませることで、押えリング64とクランパ74にそれそれぞれ設けたテーパ面を介して、第1保持部材54と第2保持部材58とを互いに締付けて第2保持部材58をロックする。また、押えリング64を反時計回りに回転させて押えリング64の突起部64bをクランパ74から外すことで、第2保持部材58のロックを解くようになっている。第2保持部材58をロックした時、基板側シール部材66の下方突出部は基板ホルダ18で保持した基板Wの表面外周部に圧接される。シール部材66は均一に基板Wに押圧され、これによって基板Wの表面外周部と第2保持部材58との隙間をシールする。同じように、第2保持部材58をロックした時、ホルダ側シール部材68の下方突出部は第1保持部材54の表面に圧接される。シール部材68は均一に第1保持部材54に押圧され、これによって第1保持部材54と第2保持部材58との間の隙間をシールする。
このように、基板Wの表面外周部を基板側シール部材66で押圧してシールすると、基板Wの表面外周部の基板側シール部材66との接触部D、すなわち、基板側シール部材66のシール面に沿って、基板Wの表面と基板側シール部材66の内周面との間にリング状に連続して延びる段差が形成される。そして、基板ホルダ18で保持した基板Wをめっきユニット38内のめっき液に浸漬させてめっきを行った後めっきユニット38から基板ホルダ18を引き上げると、この接触部Dに沿ってめっき液が残りやすい。なお、後述する洗浄槽で基板Wを保持した基板ホルダ18を洗浄することで、この接触部Dに沿って残っためっき液を効率よく除去(洗浄)することができる。
第1保持部材54の上面には、基板Wの大きさにほぼ等しいリング状の突条部82が形成されている。この突条部82は、基板Wの周縁部に当接して該基板Wを支持する環状の支持面80を有している。この突条部82の円周方向に沿った所定位置に凹部84が設けられている。
基板ホルダ18の第1保持部材54の端部には、基板ホルダ18を搬送したり、吊下げ支持したりする際の支持部となる一対のホルダハンガ90が外方に突出して設けられている。更に、両側のホルダハンガ90の間にはハンドレバー92が延びている。基板ホルダ搬送装置40は、基板ホルダ18のハンドレバー92を挟むことによって基板ホルダ18を保持するように構成されている。ストッカ24内においては、この周壁上面にホルダハンガ90を引っ掛けることで、基板ホルダ18を垂直に吊下げ保持する。さらに、この吊下げられた基板ホルダ18のホルダハンガ90を第1トランスポータ42で把持して基板ホルダ18を搬送するようになっている。なお、プリウェット槽26、プリソーク槽28、洗浄槽30a,30、ブロー槽32、及びめっき槽34内においても、基板ホルダ18は、ホルダハンガ90を介してそれらの周壁に吊下げ保持される。
図3に示すように、凹部84内には複数(図示では12個)の導電体(電気接点)86がそれぞれ配置されている。これら導電体86は、ホルダハンガ90に設けられた接続端子91から延びる複数の配線にそれぞれ接続されている。この導電体86自体は基板Wと接触することなく、導電体86の端部が基板Wの外周端部よりも外側に位置しており、第1保持部材54の支持面80上に基板Wを載置した際、図5に示す電気接点88の下部に弾性的に接触するようになっている。
導電体86に電気的に接続される電気接点88は、ボルト等の締結具89を介して第2保持部材58のシールホルダ62に固着されている。この電気接点88は、板ばね形状に形成されている。電気接点88は、基板側シール部材66の外方に位置した、内方に板ばね状に突出する接点部を有している。電気接点88はこの接点部において、その弾性力によるばね性を有して容易に屈曲するようになっている。第1保持部材54と第2保持部材58で基板Wを保持した時に、電気接点88の接点部が、第1保持部材54の支持面80上に支持された基板Wの外周面に弾性的に接触するように構成されている。
第2保持部材58の開閉は、図示しないエアシリンダと第2保持部材58の自重によって行われる。つまり、第1保持部材54には通孔54aが設けられ、載置プレート52の上に基板ホルダ18を載置した時に該通孔54aに対向する位置にエアシリンダが設けられている。ピストンロッドを伸展させ、通孔54aを通じて押圧棒で第2保持部材58のシールホルダ62を上方に押上げることで第2保持部材58を開き、ピストンロッドを収縮させることで、第2保持部材58をその自重で閉じるようになっている。
次に、めっき後の基板Wを基板ホルダ18と共に純水等の洗浄液で洗浄する第2洗浄槽30について詳細に説明する。なお、プリソーク後の基板を基板ホルダ18と共に洗浄液で洗浄する第1洗浄槽30aも、この基板Wを基板ホルダ18と共に洗浄液で洗浄する第2洗浄槽30と同様な構成を備えるようにしてもよい。
図6は、第2洗浄槽(以下、単に洗浄槽という)30の内部の所定位置に、基板Wを保持した基板ホルダ18を収納する時の状態を示す縦断正面図であり、図7は、洗浄槽30の内部の所定位置に収納した基板Wを基板ホルダ18と共に洗浄している時の状態を示す縦断正面図である。
図6及び図7に示すように、洗浄槽30は、上部が開口した箱形形状を有している。洗浄槽30の内部には、上部が開口した開閉自在な内シェル100が設置されている。内シェル100は、基板Wを保持した基板ホルダ18を所定位置に収納する第1状態(図6に示す開いた状態)と、基板ホルダ18をその上部を除いて密閉する第2状態(図7に示す閉じた状態)との間を変形自在に構成されている。図7に示すように、内シェル100は、基板Wを保持した基板ホルダ18の凹凸形状に沿った形状の内面を有しており、内シェル100を閉じたときに、その内面が基板ホルダ18及び基板Wに近接するようになっている。
内シェル100は、シェル側板102と、このシェル側板102の両側に配置された一対の平板状のシェル端板106,108を有している。シェル端板106,108は、ヒンジ104によって回転自在にシェル側板102に連結されている。一方のシェル端板106は、基板ホルダ18で保持した基板Wと対面するように基板ホルダ18の表面側に位置し、他方のシェル端板108は、基板ホルダ18の裏面側にそれぞれ位置している。内シェル100は、シェル端板106,108を開くことで第1状態となり、シェル端板106,108を閉じることで第2状態となる。
図8は、シェル側板102を示す斜視図である。図8に示すように、シェル側板102は、U字状に屈曲して基板ホルダ18の側部及び底部を囲む形状に形成され、その上端は、洗浄槽30の上部に達している。シェル側板102は、シェル端板106,108と対向する両端面を有しており、これらの端面には該端面に沿って延びるシール材110が取付けられている。シール材110として、例えば内径が2mmで外径が3mmのシリコーンチューブが使用される。このようなシリコーンチューブを使用することで、後述するように、シェル端板106,108が、シェル側板102に向かって閉じる方向に、例えば0.1mmオーダ程度の範囲内で動いても、シール材110のシール性能が低下しないようになっている。シール材110として、シール性能を保つことができれば、異なる形状や材料からなるものを使用してもよいことは勿論である。
シェル側板102の側部及び下部には、側部サポート112及び下部サポート114がそれぞれ取付けられ、シェル側板102は、側部サポート112及び下部サポート114を介して、洗浄槽30の内部の所定位置に固定される。下部サポート114には、ヒンジ104を構成するヒンジピン116が取付けられている。
図9は、シェル側板102の側方に配置されたシェル端板106を示す斜視図である。シェル端板106は、薄肉で十分な剛性を有するようにするため、例えば内側のポリ塩化ビニルを外側のステンレス鋼で補強して構成されている。シェル端板106は、U字状のシェル側板102の端面全体を覆う形状を有している。シェル端板106の上部には、矩形状のオーバーフロー穴106aが設けられている。そして、シェル端板106の底部には、下方に突出する一対の突出片118が形成されている。下部サポート114に取付けたヒンジピン116はこれらの突出片118内に緩やかに嵌合されており、これにより、シェル端板106をシェル側板102に開閉自在に連結するヒンジ104が構成される。
このようなヒンジ104の構成は、他方のシェル端板108にあってもほぼ同様である。すなわち、シェル端板108の上部には、矩形状のオーバーフロー穴108a(図6及び図7参照)が設けられている。めっき液があふれだすことを防止するために、シェル端板106,108の内面の上端部には、シェル端板106,108を閉じた時にシェル端板106,108と基板ホルダ18との間をシールする簡易的なシール120(図6及び図7参照)が設けられている。
図6及び図7に示すように、洗浄槽30には、蓋体122が設けられ、この蓋体122にシェル端板106,108を開閉する開閉機構124が設けられている。蓋体122は、基板ホルダ18の昇降を邪魔しない形状となっている。開閉機構124は、略水平に延びる一対の開閉ロッド126を互いに逆方向に同時に移動させるアクチュエータ(例えばエアチャック)128と、ブラケット130に回転自在に支承された一対の支軸132を有している。支軸132は、略水平に、かつ開閉ロッド126に対して垂直に延びている。この各支軸132には、上方に延びる連結アーム134がそれぞれ固定され、この各連結アーム134の上端に各開閉ロッド126が回転自在に連結されている。更に、各支軸132には、下方に延びる操作アーム136がそれぞれ固定され、この各操作アーム136の下端は、各シェル端板106,108に回転自在に連結されている。
開閉ロッド126を互いに離れる方向(外方)に移動させると、図6に示す、シェル端板106,108が開いた第1状態から、図7に示す、シェル端板106,108が閉じた第2状態に内シェル100が変化する。この開閉ロッド126の移動に伴って、連結アーム134を介して支軸132が回転して、操作アーム136が支軸132を中心に揺動し、この操作アーム136の揺動に伴って、シェル端板106,108が互いに近接する方向にヒンジ104を中心に揺動(回転)する。開閉ロッド126を互いに近づく方向(内方)に移動させると、シェル端板106,108はヒンジ104を中心に互いに離れる方向にヒンジ104を中心に揺動(回転)する。その結果、図7に示す、シェル端板106,108が閉じた第2状態から、図6に示す、シェル端板106,108が開いた第1状態に内シェル100が変化する。
シェル端板106,108が開いた第1状態では、基板Wを保持した基板ホルダ18を、内シェル100に接触することなく下降させて、内シェル100の内部の所定位置に収納することができる。シェル端板106,108が閉じた第2状態では、シェル端板106,108がシール材110に圧接して、内シェル100がその上部を除いて(すなわち内シェル100の側部及び底部が)シール材110で液密的にシールされる。内シェル100の内面は、基板Wを保持した基板ホルダ18の外形の凹凸に沿った形状を有する。
図5に示すように、基板Wを保持した基板ホルダ18の表面側には、第1保持部材54、第2保持部材58、クランパ74、基板Wなどによって形成される凹凸形状が存在する。基板ホルダ18の表面側に位置するシェル端板106の内面には、図7に示すように、この凹凸形状に沿った凹凸部106bが形成されている。基板ホルダ18の裏面側はほぼ平坦であるので、基板ホルダ18の裏面側に位置するシェル端板108は平坦な内面を有している。基板ホルダ18とシェル端板106との隙間G1は、1mm〜5mm、好ましくは1.5mm〜2mmに設定されている。基板ホルダ18とシェル端板108との隙間G2は、1mm〜5mm、好ましくは1mm〜1.5mmに設定されている。
シェル端板106は、その下方にあるヒンジ104を支点として回転するため、シェル端板106が開いているときであっても、凹凸部106bの下方にあるシェル端板106の部位は基板ホルダ18に近接したままである。そこで、シェル端板106と基板ホルダ18との接触を避けるために、凹凸部106bの下方に位置して、シェル端板106の内面には部分的に切欠き(図示せず)が設けられている。
基板W及び基板ホルダ18は、第2状態にある内シェル100内に供給される洗浄液により洗浄される。基板ホルダ18とシェル端板106との隙間G1、及び基板ホルダ18とシェル端板108との隙間G2は、1回の洗浄に使用される洗浄液の使用量と流速に基づいて決定される。洗浄液の流速が速い程、洗浄力が高いことが知られている。この例では、基板ホルダ18および基板Wの表面を重点的に洗浄するため、基板ホルダ18および基板Wの表面に沿って流れる洗浄液の流速を速くすることが望ましい。
このため、基板ホルダ18とシェル端板106との隙間G1を、基板ホルダ18とシェル端板108との隙間G2よりも大きく(G1>G2)設定することが好ましい。これによって、両隙間の合計G1+G2を可能な限り小さくして、1回の洗浄に使用される洗浄液の使用量を減少させることができる。同時に、基板ホルダ18とシェル端板106との隙間G1を流れる洗浄液に対する抵抗を減らして、この洗浄液の流速を高くすることができる。なお、基板ホルダ18の裏面および/またはシェル端板108の内面に凹凸を設けて、隙間G2を流れる洗浄液に対する抵抗を高めるようにしても良い。
洗浄槽30の底部には、洗浄液供給管142と洗浄液排出管146が設けられている。洗浄液供給管142は、シェル側板102の底部を貫通して延びており、洗浄液供給ライン140に接続されている。洗浄液排出管146は、洗浄槽30の内部に連通しており、洗浄液排出ライン144に接続されている。洗浄液は、洗浄液供給管142を通して、第2状態にある内シェル100の内部に供給される。さらに、内シェル100を第2状態から第1状態に変化させることで、内シェル100内の洗浄液を、シェル側板102とシェル端板106,108との間に形成される隙間を通じて洗浄槽30の底部に導き、洗浄液排出管146を通して、洗浄槽30の外部に排出するようになっている。
内シェル100が洗浄槽30に対して着脱自在になるように、洗浄液供給管142と洗浄槽30との間の隙間は、Oリング(図示せず)でシールされている。
次に、この洗浄槽30を使用して、めっきされた基板Wを基板ホルダ18と共に洗浄する例について説明する。基板ホルダ18の表面の凹凸形状、特に基板Wの表面外周部の基板側シール部材66との接触部D(図5参照)に沿ってめっき液が残りやすいため、このような段差部のめっき液を洗浄液で洗浄して除去する必要がある。
先ず、内シェル100が、図6に示す、シェル端板106,108を開いた第1状態にある時に、基板Wを保持した基板ホルダ18を内シェル100の直上方に移動させる。その後、基板ホルダ18を下降させて、基板Wを内シェル100の内部の所定位置に収納する。この時、基板ホルダ18が第1状態にある内シェル100に接触することはなく、基板ホルダ18の移動(下降)が内シェル100によって阻害されることはない。
次に、開閉機構124を駆動して、内シェル100を、第1状態から、図7に示す、シェル端板106,108を閉じた第2状態に変形させる。この第2状態にある内シェル100の内面(シェル端板106の内面)は、所定の位置に収納された基板ホルダ18および基板Wの表面から構成される凹凸形状に沿った形状を有している。つまり、内シェル100は、内シェル100の内面と、基板Wを保持した基板ホルダ18との間に形成される隙間が極力小さくなるような内形を有している。このため、内シェル100内の容積はかなり小さくなる。しかも、内シェル100は、その上部を除き、シール材110で液密的にシールされる。内シェル100内の容積(基板ホルダ18が収納された状態で洗浄液が貯留される容量)は、例えば直径450mmの基板Wの場合では1.0L〜1.5L程度である。
この第2状態で、内シェル100の内部への純水等の洗浄液の供給を開始する。洗浄液は、内シェル100の内部空間に徐々に供給され、やがてオーバーフロー穴106a,108aを通じて内シェル100からオーバーフローする。この例では、洗浄槽30の内部の洗浄液は、洗浄液排出管146及び洗浄液排出ライン144を通じて洗浄槽30の外部に排出されるようになっているが、内シェル100の内部への洗浄液の供給流量が高いため、オーバーフロー穴106a,108aからオーバーフローした洗浄液は洗浄槽30の底部に一時的に溜まる。洗浄槽30には液面センサ(図示せず)が設けられており、洗浄槽30の底部に溜まった洗浄液が液面レベルH1に達した時に、内シェル100の内部が洗浄液で満たされたと判断して、洗浄液の供給を停止する。内シェル100の内部空間の容積はかなり小さいため、この洗浄液の供給を、例えば5〜7秒程度と短時間で行うことができる。洗浄槽30の底部に一時的に溜まった洗浄液は時間の経過とともに自然に洗浄水排出管146を通って排出される。
洗浄槽30は、内シェル100からオーバーフローした洗浄液あるいは内シェル100から排出された洗浄液が飛び散らないように内シェル100を囲っておくためのものである。よって、洗浄槽30の底部に洗浄液を溜める必要は必ずしもない。内シェル100の内部が洗浄液で満たされたことが確認できさえすれば、オーバーフロー穴106a,108aからオーバーフローした洗浄液を直接検出しても良いし、洗浄液排出管146の洗浄液の流れを検出しても良い。あるいは、洗浄水供給ライン140に設けられた流量計(図示せず)によって測定された流量の積算値を算出し、この積算値が所定の値に達したら洗浄液の供給を止めても良い。
内シェル100の内部を洗浄液で満たした状態は所定時間維持される。基板W及び基板ホルダ18に付着しためっき液は、基本的に液の濃度差による拡散によって基板W及び基板ホルダ18から除去(洗浄)される。
所定時間経過後、開閉機構124を駆動して、内シェル100を、図7に示す、シェル端板106,108を閉じた第2状態から、図6に示す、シェル端板106,108が開いた第1状態に変形させる。これによって、シェル側板102に取付けられたシール材110とシェル端板106,108とが離れるので、内シェル100の内部に蓄えられた洗浄液がその隙間から瞬時に(1、2秒で)流出する。内シェル100の内部から流出した洗浄液は、一時的に洗浄槽30の底部に溜まる。洗浄槽30底部に溜まった洗浄液の液面レベルは前述の液面センサの設定レベルH1よりも高くなる。洗浄槽30の底部に一時的に溜まった洗浄液は時間の経過とともに自然に洗浄液排出管146を通って排出される。これにより、内シェル100の内部に供給された洗浄液による1回目の洗浄を終了する。もし、シェル端板106,108を開いてから所定時間経過後に洗浄槽30底部に溜まった洗浄液の液面レベルがH1よりも低くならなかった場合には、洗浄槽30からの洗浄液の排出に異常があると判断してエラーが発せられる。
内シェル100からの洗浄液の排出が完了したこと、つまり1回目の洗浄を完了したことが検知された後、前述と同様にして、内シェル100を第1状態から第2状態に変形させ、第2状態にある内シェル100の内部に洗浄液を供給して2回目の洗浄を行う。2回目の洗浄で用いる洗浄液は、1回目の洗浄で排出されたものではなく、新たに供給される洗浄液である。
上記の洗浄工程を複数回(例えば3回)繰返して、基板W及び基板ホルダ18の洗浄液による洗浄を終了する。そして、洗浄液排出ライン144内の洗浄液が全て排出された時点が、洗浄槽30からの洗浄液の排出が完了した時点として決定される。
洗浄終了後、内シェル100はシェル端板106,108が開いた第1状態にある。この状態で、第2トランスポータ44は、基板Wを保持した基板ホルダ18を洗浄槽30から引き上げ、その後、洗浄された基板Wを基板ホルダ18とともに次工程に搬送する。
洗浄槽30は、内シェル100からオーバーフローした洗浄液あるいは内シェル100から排出した洗浄液を受ける。そこで、洗浄槽30の内壁にめっき液成分が蓄積して汚染されないように、洗浄槽30の内壁を定期的に洗浄できるように専用のノズルを設けることが望ましい。あるいは、洗浄槽30内に純水を満たして洗浄できるようにしても良い。その場合には、洗浄水排出ライン144には開閉バルブが設けられる。この洗浄槽30の内部の洗浄は、内シェル100を用いた基板W及び基板ホルダ18の洗浄を行うたびに毎回、あるいは定期的に行ってもよく、または洗浄槽30内部の洗浄のみを単独で行ってもよい。
図10は、第2状態にある内シェル100の内部に所定量の洗浄液を供給して、基板及び基板ホルダの洗浄を3回繰返した後の、基板及び基板ホルダに付着しているめっき液の成分濃度と洗浄液量との関係を実施例として示す。図10では、洗浄前のめっき液の成分濃度が100%と定義されている。図10に示す比較例は、従来の一般的な洗浄槽(すなわち、洗浄液を内部に単純に溜めるタイプの洗浄槽)を使用した洗浄結果を示している。より具体的には、基板及び基板ホルダが配置された洗浄槽の内部に、所定量(上記実施例の2倍)の洗浄液を供給し、その後排水する洗浄工程を2回繰返し、洗浄後の基板及び基板ホルダに付着しているめっき液成分濃度を測定した。
図10から、実施例では、内シェル100の内部に供給される洗浄液量が少ない(比較例の1/2倍)ため、1回当りの洗浄力は低いが、洗浄を3回行うことで、実施例の2倍の洗浄液量で2回の洗浄を行った比較例と同等レベルの洗浄度を確保できることが判る。この実験では、実施例における洗浄液量は、比較例における洗浄液量の3/4倍であった。
なお、シェル端板106,108を開いた第1状態で基板ホルダ18を下降させる際に、図6に示したシャワーノズル149から小流量の洗浄液を供給して、基板W及び基板ホルダ18の表面からめっき液を洗い流すようにしてもよい。このように洗浄液を供給することにより、内シェル100を閉じて第2状態になる前に、めっき液を高濃度で含んだ洗浄液を内シェル100の外に排出できる。したがって、全体の洗浄液使用量を抑えつつ、洗浄がより効率的になる。
この実施形態によれば、内シェル100内の容積を少なくすることができる。したがって、内シェル100の内部に洗浄液を供給するのに要する時間を短縮することができる。シェル端板106,108と基板ホルダ18および基板Wの隙間G1,G2が小さいため、基板W及び基板ホルダ18に沿って流れる洗浄液の流速が速くなり、洗浄効果を高めることができる。この例では、内シェル100の上部の開口部から洗浄液があふれることを防止するため、シェル端板106,108の上部にラビリンスシール120を設けて上部の開口部を狭めており、さらに内シェル100の内部が洗浄液で満たされると、洗浄液の供給を速やかに停止するようにしている。
なお、洗浄液の供給時に内シェル100の上部の開口部から洗浄液があふれることを防止するため、内シェル100の内部の洗浄液が所定の高液面レベルに達した時に、洗浄液の供給量を減少させるようにしても良い。このように、内シェル100の内部が洗浄液で満たされたら洗浄液の供給を停止することで、1回の洗浄あたりの洗浄液の使用量を最小にすることができる。さらに、このような洗浄を繰り返すことで洗浄液の全体の使用量を減らすことができる。
同様に、内シェル100内の容積を小さくすることで、内シェル100から洗浄液を排出するのに要する時間を短縮することができる。特に、シェル端板106,108を開く時に該シェル端板106,108とシェル側板102との間に形成される隙間から内シェル100内の洗浄液が排出される。このように、洗浄液が洗浄槽30の内部に一気にこぼれ出るようにすることで、洗浄液の排出時間を更に短縮することができる。
本実施形態によれば、内シェル100内の容積を少なくして、1回当たりの洗浄液の供給時間及び排出時間を短くすることができる。したがって、スループットを低下させることなく、洗浄回数を増やすことができる。
次に、上記のように構成しためっき装置による一連のめっき処理を説明する。先ず、カセットテーブル12に搭載したカセット10から、基板搬送装置22で基板を1枚取出し、アライナ14に載せてオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。このアライナ14で方向を合わせた基板を基板搬送装置22で基板着脱部20まで搬送する。
ストッカ24内に収容されていた基板ホルダ18を第1トランスポータ42で2基同時に把持して、基板着脱部20まで搬送する。そして、基板ホルダ18を水平な状態として下降させ、これによって、2基の基板ホルダ18を基板着脱部20の載置プレート52の上に同時に載置し、2基のエアシリンダを作動させて2基の基板ホルダ18の第2保持部材58を開いた状態にしておく。
この状態で、中央側に位置する基板ホルダ18に基板搬送装置22で搬送した基板を挿入し、エアシリンダを逆作動させて第2保持部材58を閉じる。その後、ロック・アンロック機構(図示せず)で第2保持部材58をロックする。そして、一方の基板ホルダ18への基板の装着が完了した後、載置プレート52を横方向にスライドさせて、同様にして、他方の基板ホルダ18に基板を装着する。その後、載置プレート52を元の位置に戻す。
基板Wは、そのめっきされる面を基板ホルダ18の開口部から露出させた状態で、基板ホルダ18に固定される。基板ホルダ18の内部空間にめっき液が浸入しないように、基板Wの外周部と第2保持部材58との隙間は基板側シール部材66でシールされ、第1保持部材54と第2保持部材58との隙間はホルダ側シール部材68でシールされる。基板Wは、そのめっき液に触れない部分において複数の電気接点88と電気的に導通する。電気接点88からは基板ホルダ18の接続端子91まで配線が繋がっており、接続端子91に電源を接続することにより基板のシード層等に給電することができる。基板着脱部20は、基板ホルダ18に保持された基板Wと電気接点88との接触状態を確認するセンサを有している。このセンサは、基板Wと電気接点88の接触状態が不良であると判断した時に、その信号をコントローラ(図示せず)に入力する。
基板を保持した基板ホルダ18は、基板ホルダ搬送装置40の第1トランスポータ42により基板着脱部20からプリウェット槽26まで搬送される。第1トランスポータ42は基板ホルダ18を下降させ、これによって、基板を基板ホルダ18ごとプリウェット槽26内のプリウェット液に浸漬させる。
次に、基板を保持した基板ホルダ18は、第1トランスポータ42によりプリウェット槽26からプリソーク槽28に搬送される。プリソーク槽28では基板表面の酸化膜がエッチングされ、清浄な金属面を露出させる。更に、この基板を保持した基板ホルダ18は、第1トランスポータ42により第1洗浄槽30aに搬送される。この第1洗浄槽30aでは、その内部に供給された洗浄液により基板及び基板ホルダ18が洗浄される。洗浄液としては、純水、薬液などを使用することができる。
洗浄が終了した基板を保持した基板ホルダ18は、基板ホルダ搬送装置40の第2トランスポータ44により、第1洗浄槽30aからめっき槽34に搬送される。基板ホルダ18は、第2トランスポータ44によりめっきセル38内を下降し、めっきセル38の上部に吊り下げられる。基板ホルダ搬送装置40の第2トランスポータ44は、上記作業を順次繰り返し行って、基板を装着した基板ホルダ18を順次めっき槽34のめっきセル38に搬送する。
すべてのめっきセル38内に基板が設置された後、パドル駆動装置46によりパドルを基板の表面と平行に往復移動させながら、各めっきセル38内のアノード(図示せず)と基板との間にめっき電圧が印加され、これにより基板の表面がめっきされる。基板ホルダ18は、めっきセル38の上部でホルダハンガ90により吊り下げられて固定され、めっき電源から導電体86及び電気接点88を通して、基板のシード層に給電される。めっき中、めっき液はめっきセル38からオーバーフロー槽36にオーバーフローし、さらにオーバーフロー槽36からめっきセル38へ循環ライン(図示せず)を通じて戻される。このようなめっき液の循環は、装置運転中は基本的に常に行われ、循環ライン中の図示しない恒温ユニットによりめっき液の温度が一定に保たれる。
めっきが終了した後、めっき電圧の印加及びパドル往復運動が停止される。めっきされた基板を装着した基板ホルダ18は、基板ホルダ搬送装置40の第2トランスポータ44により、めっき槽34から第2洗浄槽30まで搬送される。この第2洗浄槽30では、上述したように、内シェル100に供給された洗浄液により基板及び基板ホルダ18が洗浄される。この第2洗浄槽30での洗浄工程は複数回繰り返して行うことが好ましい。
洗浄された基板を保持した基板ホルダ18は、第2トランスポータ44により第2洗浄槽30からブロー槽32まで搬送される。ブロー槽32では、エアまたは窒素ガスの吹き付けによって、基板ホルダ18で保持した基板Wの表面に付着した液滴を除去し乾燥させる。
ブロー槽32で乾燥された2基の基板ホルダ18は、第1トランスポータ42により基板着脱部20に搬送され、基板着脱部20の載置プレート52の上に載置される。なお、基板着脱部20に備えられていた基板と電気接点88との接触状態を確認するセンサで、この接触状態が不良であると判断した基板を保持しストッカ24に仮置きしたままの基板ホルダ18も同様に搬送され、載置プレート52の上に載置される。
そして、中央側に位置する基板ホルダ18の第2保持部材58のロックは、ロック・アンロック機構によって解除され、エアシリンダを作動させて第2保持部材58を開く。この状態で、基板搬送装置22は、基板ホルダ18から基板を取出して、スピンリンスドライヤ16に運ぶ。基板はスピンリンスドライヤ16の高速回転によってスピンドライ(水切り)され、その後、乾燥された基板は基板搬送装置22によってカセット10に戻される。
そして、一方の基板ホルダ18に保持された基板がカセット10に戻された後、或いはこれと並行して、載置プレート52を横方向にスライドさせて、同様にして、他方の基板ホルダ18に保持された基板がスピンドライされ、その後基板搬送装置22によってカセット10に戻される。
図11は、洗浄槽30の他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、洗浄液供給ライン140に気体吹き込みライン150を接続して、第2状態にある内シェル100の内部に供給される純水等の洗浄液に、エアやNガス等の気体を吹き込むようにした点にある。この洗浄液に吹き込まれる気体は、ごく微量である。このように、エアやNガス等の気体を吹き込んだ洗浄液を内シェル100の内部に供給することで、洗浄液の洗浄力を向上できることが実験によって確かめられている。
図12は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、開閉機構124の代わりに、シェル端板106,108を開閉する開閉機構を兼用した揺動機構158を設けた点にある。揺動機構158は、一対の開閉ロッド152の位置をそれぞれ制御可能な一対のサーボモータ154を備えている。各開閉ロッド152の自由端は、シェル端板106,108の上端に固定された各操作ロッド156の上端に回転自在に連結されている。
この例によれば、揺動機構158によって、シェル端板106,108を開閉するのみならず、シェル端板106,108を閉じた状態で、シェル端板106,108を揺動させることができる。このように、シェル端板106,108を、例えば0.1mmオーダで揺動させ、第2状態にある内シェル100の内容積を変化させて、内シェル100内の洗浄液の液面を5mm程度上下動させることで、洗浄液の洗浄力を向上させることができる。
図13は、開閉時及び揺動時におけるシェル端板106の位置の変化を示す図である。図示しないが、他方のシェル端板108の位置も図13と同様に変化する。図13の記号Aはシェル端板106が開いた状態の位置を示し、記号Bはシェル端板106が閉じた状態の位置を示す。図13の記号Cはシェル端板106が閉じた状態で揺動しているときの位置を示す。図13の記号Vは、シェル端板106の振幅Vを表している。この振幅Vは、0.1mmオーダ、例えば0.1mm〜0.2mmである。このようにシェル端板106,108を揺動させることにより、内シェル100内の洗浄液の液面を、例えば1mm〜5mm程度上下動させる。
図14は、開閉時及び揺動時におけるシェル端板106の位置と時間との関係を示すグラフである。先ず、図13の記号Aに示す開いたシェル端板106を、図13の記号Bに示す閉じた位置に移動させる(時間t1)。この状態で、前述のようにして、内シェル100の内部は洗浄液で満たされる(時間t1〜t2)。次に、図13の記号Bに示す位置にあるシェル端板106を、図13の記号Cに示す位置に移動させる(時間t2)。その後、シェル端板106を図13の記号Bに示す位置に戻す(時間t3)。この時間t2〜t3は、例えば0.5秒である。次に、図13の記号Bに示す位置にあるシェル端板106を、図13の記号Cに示す位置に再び移動させる(時間t4)。この時間t3〜t4は、例えば0.5秒である。このシェル端板106の移動(揺動)をn回繰返した後、閉じた位置にあるシェル端板106を、図13の記号Aに示す開いた位置に移動させる(時間tn)。
図15は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、基板ホルダ18の表面側に配置される内シェル端板106の内部にダイヤフラム駆動機構162が組み込まれている点にある。ダイヤフラム駆動機構162は、内シェル100の内部に供給された洗浄液と接触するように配置されたダイヤフラム160を有している。このダイヤフラム160の内部に形成された空間には空気が供給及び排気され、これによってダイヤフラム160が振動する。
この例によれば、内シェル100の内部に洗浄液を供給した後、ダイヤフラム駆動機構162によりダイヤフラム160を振動させ、これによって、内シェル100内の洗浄液の液面を、例えば1mm〜2mm上下動させることで、洗浄液の洗浄力を高めることができる。
内シェル100内の洗浄液の液面高さを上下に変動させるために、ダイヤフラム駆動機構162の代わりに、超音波発振子を用いてもよい。
図16は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、洗浄液供給ライン140にシリンジ機構164を接続した点にある。この例では、内シェル100の内部を洗浄液で満たした後、シリンジ機構164を駆動させて、内シェル100内の洗浄液の液面を、例えば5mm上下動させるようにしている。なお、シリンジ機構164の代わりに、ポンプ機構を設けるようにしてもよい。
図17は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、基板ホルダ18の表面側に配置されるシェル端板106がその内部に洗浄液溜め室166を有し、洗浄液供給管142が洗浄液溜め室166に連通している点にある。基板Wの全面に対向するように複数の貫通孔168が設けられており、これら貫通孔168は洗浄液溜め室166に連通している。
この例によれば、シェル端板106に設けた複数の貫通孔168を通して、第2状態にある内シェル100の内部に洗浄液を供給することができ、これによって、基板Wの全面を選択的に洗浄することができる。
この例では、開閉するシェル端板106に洗浄液供給管142が接続されているので、洗浄液供給管142としてPFAチューブなどのフレキシブルチューブを用いることが望ましい。また、洗浄液供給管142から分岐するブローラインを設けてもよい。内シェル100の内部の洗浄液を排出した後、ブローラインを通して、貫通孔168から基板Wに向けてブロー用気体(エアまたはN)を噴射することで、基板ホルダ18及び基板Wに付着した液滴を除去することができる。この場合、ブロー用気体を回収する排気ダクトを設けることが好ましい。
図18は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、基板ホルダ18の表面側に配置されるシェル端板106がその内部に洗浄液溜め室166を有し、洗浄液供給管142が洗浄液溜め室166に連通している点にある。基板Wの外周部に対向する位置に複数の外周孔170が設けられ、基板Wの中央部に対向する位置に中央孔172が設けられている。これら外周孔170及び中央孔172は、洗浄液溜め室166に連通している。
この例によれば、第2状態にある内シェル100の内部への洗浄液の供給に際して、外周孔170を通して基板Wの外周部に集中的に洗浄液を供給することができ、これによって、基板Wの表面外周部の基板側シール部材66との接触部D(図5参照)に沿った領域を効率的に洗浄することができる。更に、中央孔172を通して基板Wの中心部に集中的に洗浄液を供給して、基板Wの半径方向に沿った洗浄液の流れを形成することができ、これによっても、基板側シール部材66に沿った領域を効率的に洗うことができる。図18の例において、中央孔172をなくし、複数の外周孔170のみを設けてもよい。
図19は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、基板ホルダ18を水平方向に移動させる基板ホルダ移動機構174を洗浄槽30が更に備えている点にある。この基板ホルダ移動機構174は、基板ホルダ18を前後及び左右の少なくとも一方に移動させるように構成されている。
この例によれば、内シェル100の内部に洗浄液を供給した後、基板ホルダ移動機構174により基板ホルダ18を前後及び左右の少なくとも一方にわずかに移動させることで、内シェル100内の洗浄液を攪拌して、洗浄液の洗浄力を向上させることができる。
図20乃至図23に、洗浄槽30の更に他の例を示す。図20乃至図23は洗浄槽30を上から見た図である。図20に示す洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、シェル端板106,108を開閉する開閉機構124は、互いに平行な状態で近接及び離間する方向に同期して移動自在な一対の連結棒174を有する点にある。洗浄槽30の側方には開閉チャック176が配置され、一対の連結棒174は開閉チャック176によって互いに平行な状態で近接及び離間する方向に移動される。一対の連結棒174にはシェル端板106,108がそれぞれ固定されている。
この例では、シェル端板106,108は互いに平行に移動して開閉する。このため、洗浄槽30の内部には、連結棒174に対して垂直にかつ水平に延びる一対のガイド178を設けて、シェル端板106,108が平行の状態のまま移動するようにしている。
図21は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、シェル端板106,108を開閉する開閉機構124は、洗浄槽30の側方に配置される一対の開閉チャック180と、これら開閉チャック180間を延びる一対の連結棒182とを有する点にある。これら連結棒182は、互いに平行な状態で近接及び離間する方向に同期して移動自在となっており、これら連結棒182にシェル端板106,108がそれぞれ固定される。
この例にあっても、洗浄槽30の内部の所定位置に一対のガイド178を設けて、シェル端板106,108が平行の状態のまま移動するようにしている。
図22は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、洗浄槽30の側方に配置した一対のエアシリンダ184の各ピストンロッド186をシェル端板106,108にそれぞれ連結して、シェル端板106,108を開閉する開閉機構124を構成した点にある。この例にあっても、洗浄槽30の内部の所定位置に一対のガイド178を設けている。
図23は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例の洗浄槽30が図6乃至図9に示す例と異なる点は、シェル端板106,108を開閉する開閉機構124は、洗浄槽30の側方に配置した開閉チャック190と、この開閉チャック190の駆動に伴って、枢軸192を中心に互いに同期して反対方向に揺動する一対の連結棒194とを備えた点にある。シェル端板106,108は一対の連結棒194にそれぞれ固定されている。
図24及び図25は、洗浄槽30の更に他の例を示す。この例の内シェル100は、上方に開口した弾性を有する袋状のブラダー(例えばバイトン製)200と、このブラダー200と洗浄槽30の内面との間に介装された一対のエアバック202と、ブラダー200の内面の所定の位置に設けられた突起物204を備えている。つまり、このエアバック202を縮めた時に、内シェル100は、図24に示す、基板Wを保持した基板ホルダ18を所定の位置に収納する第1状態となり、エアバック202を膨らました時に、図25に示す、基板Wを保持した基板ホルダ18の外形に沿った内形を有する第2状態となる。第2状態では、突起物204は、基板ホルダ18に保持された基板Wに近接する。
洗浄槽30の底部には、洗浄液供給ライン及び洗浄液排出ラインに接続される洗浄液移送管206が設けられ、この洗浄液移送管206は、ブラダー200の内部に連通している。
この例では、図24に示すように、内シェル100がエアバック202を縮めた第1状態にある時に、この内シェル100と干渉することなく、基板Wを保持した基板ホルダ18を下降させて、基板Wを内シェル100内に所定位置に収納する。そして、エアバック202を膨らますことで、図25に示すように、基板Wを保持した基板ホルダ18の凹凸形状に沿った形状を有する第2状態に内シェ100を変形させる。この状態で、洗浄液移送管206を通して、内シェル100の内部に洗浄液を供給して、基板Wを基板ホルダ18と共に洗浄し、しかる後、内シェル100の内部の洗浄液を洗浄液移送管206を通して外部に排出する。これによって、基板W及び基板ホルダ18の1回の洗浄に使用される洗浄液の量を減少させることができる。
なお、エアバック202は、耐食性を有する材料製であることが好ましく、エアバック202の代わりに、エアシリンダ等の他のアクチュエータを使用してもよい。
図26は、洗浄槽30の更に他の例を示す概要図である。この例では、基板Wの第1面(表面)及び第2面(裏面)を露出させて基板ホルダ210で保持した基板Wを基板ホルダ210と共に洗浄する。図27は、この洗浄槽30で洗浄に使用される基板ホルダ210の要部拡大図である。
図27に示すように、基板ホルダ210は、ヒンジ(図示せず)を介して互いに開閉自在な、樹脂材(例えば、HTPVC)からなる板状の第1保持部材212と第2保持部材214を有している。第1保持部材212には、開口穴212aが設けられ、第1保持部材214には、開口穴214aが設けられている。そして、第1保持部材212と第2保持部材214は、ヒンジを介して閉じた状態(重ね合わせた状態)で、開閉自在な、樹脂材(例えば、HTPVC)からなる一対のクランプ216で保持される。
第1保持部材212の第2保持部材214に対向する開口穴212aの外周側には、シールリング218が取付けられている。第2保持部材214の第1保持部材212に対向する面の開口穴214aの外周側には、シールリング220が取付けられている。シールリング218,220は、ゴム材(例えば、シリコーンゴム)からなる。第2保持部材214の第1保持部材212に対向する面には、Oリング222が取付けられている。Oリング222は、シールリング220の外側に配置されている。
シールリング218,220は、それぞれ断面が矩形状であり、その内周側にシール部218a,220aを有している。第1保持部材212と第2保持部材214をその間に基板Wを介在させて重ね合わせると、シール部218a,220aが基板Wの表面を押圧し、これにより、シール部218a,220a及びOリング222で囲まれた密閉領域が形成される。この密閉流域はめっき液の浸入しない領域である。
第1保持部材212の開口穴212aの外周側には、複数の導電プレート224が設けられている。これら導電プレート224の内の半分は、導電ピン226を介して、基板Wの一方の面(例えば表面)に電気的に接続される。導電プレート224内の残りの半分は、導電ピン226を介して、基板Wの他方の面(例えば裏面)に電気的に接続される。導電プレート224は、基板ホルダ210のホルダハンガ(図示せず)に設けた外部端子に電気的に接続される。
上記基板ホルダ210において、第1保持部材212と第2保持部材214とを開いた状態で、基板Wは第1保持部材212の所定位置に載置される。そして第1保持部材212と第2保持部材214とをヒンジを介して閉じ、更に一対のクランプ216をそれぞれ回動させて、第1保持部材212と第2保持部材214の両方の外周部を一対のクランプ216の溝216aに嵌挿する。これにより、基板Wは、第1保持部材212と第2保持部材214で保持される。
このように、基板Wを第1保持部材212と第2保持部材214で保持すると、シールリング218,220のシール部218a,220aとOリング222で囲まれた領域は、めっき液が浸入しない液密状態に密閉される。基板Wの該シール部218a,220aより外側の部位がこの密閉空間内に位置し、基板Wの両面の大部分が該開口穴212a,214a内に露出する。
上記のように、基板Wを保持した基板ホルダ210の表面側及び裏面側の双方には、容積がかなり大きな凹部が形成される。このため、図26に示すように、基板ホルダ210の表面側に位置するシェル端板106の内面は、この凹凸部の形状に沿った凹凸部106bを有し、更に基板ホルダ210の裏面側に位置するシェル端板108の内面も、この凹凸部の形状に沿った凹凸部108bを有している。
図28は、洗浄槽30の内部に洗浄液を溜めて洗浄槽30の内部を洗浄する例を示す。洗浄液排出ライン144にはバルブ229が設けられ、バルブ229を閉じた状態で洗浄液供給ライン140から洗浄液が供給される。洗浄液は、オーバーフロー穴106a,108aを通じて洗浄槽30内に供給される。洗浄液は、洗浄槽30の内部での液面高さが所定の値H2に達するまで供給される。洗浄槽30の内部の汚れが拡散して内シェル100の内部に入らないように、洗浄槽30の洗浄は内シェル100を閉じた状態(第1状態)で行うことが望ましい。
本発明では、内シェル100の内部の洗浄液を排出する際に、シェル端板106,108を第2状態(閉じた状態)から第1状態(開いた状態)に変形させることで洗浄液を急速に排出することができる。これは、洗浄の処理時間の短縮につながり、望ましい。しかしながら、洗浄液の排出が急であるために、基板Wあるいは基板ホルダ18の表面に洗浄液が液滴として付着し、次工程の処理液を希釈してしまう場合がある。そこで、図29に示すように、洗浄終了後に内シェル100から基板ホルダ18を引き上げる際にブローノズル230からエアあるいはNガスを噴射し、基板Wあるいは基板ホルダ18に付着した液滴を落とすことが望ましい。このブローノズル230からのエアあるいはNガスの噴射は、乾燥目的ではなく、液滴を減らすことであるので、噴射したエアあるいはNガスが周囲に飛び散らないように、低流量の噴射とすることが望ましい。
図30は、洗浄処理後に基板Wあるいは基板ホルダ18に洗浄液が液滴として多く付着する問題に対処するための別の形態を示す処理シーケンスである。図30に示した方法では、洗浄液の供給および排出を複数回繰り返す洗浄において、最後の1回の洗浄のみ、内シェル100からの洗浄液の排出をゆっくり行う。これによって、内シェル100内の洗浄液の液面が徐々に低下し、基板Wあるいは基板ホルダ18に洗浄液が液滴として残ることが防止される。具体的には、シェル端板106,108を瞬時に開くのではなく、ゆっくりと開き、内シェル100をシールするシール材110がシェル端板106あるいはシェル端板108の上部から徐々に離れるようにする。これを実現するためには、シェル端板106,108の開閉機構として、エアシリンダを用いたアクチュエータではなく、図12に示したような速度調整機能を有するサーボモータを用いた開閉機構を用いることが必要である。
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
18 基板ホルダ
24 ストッカ
26 プリウェット槽
28 プリソーク槽
30,30a 洗浄槽
32 ブロー槽
34 めっき槽
38 めっきユニット
40 基板ホルダ搬送装置
42,44 トランスポータ
54 第1保持部材
58 第2保持部材
62 シールホルダ
64 押えリング
66,68 シール部材
70a,70b 固定リング
74 クランパ
90 ホルダハンガ
100 内シェル
102 シェル側板
104 ヒンジ
106,108 シェル端板
106a,108a オーバーフロー穴
106b,108b 凹凸部
110 シール材
120 ラビリンスシール
124 開閉機構
126 開閉ロッド
128 アクチュエータ
132 支軸
134 連結アーム
136 操作アーム
142 洗浄液供給管
146 洗浄液排出管
149 シャワーノズル
150 気体吹き込みライン
152 開閉ロッド
154 サーボモータ
156 操作ロッド
158 揺動機構
160 ダイヤフラム
162 ダイヤフラム駆動機構
164 シリンジ機構
166 洗浄液溜め室
168 貫通孔
170 外周孔
172 中央孔
176,180,190 開閉チャック
184 エアシリンダ
192 枢軸
200 ブラダー
202 エアバック
204 突起物
206 洗浄液移送管
210 基板ホルダ
212 第1保持部材
214 第2保持部材
216 クランプ
218,220 シールリング
218a,220a シール部
222 Oリング
224 導電プレート
226 導電ピン
229 バルブ
230 ブローノズル

Claims (15)

  1. 基板の外周部にシール部材を押し当てた状態で該基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダに保持された基板をめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行うめっき槽と、
    前記基板ホルダ及び該基板ホルダに保持された基板を洗浄液で洗浄する洗浄槽と、
    前記洗浄槽内に配置され、基板を保持した前記基板ホルダを収納する内シェルとを備え、
    前記内シェルは開閉自在に構成されており、
    前記内シェルは、基板を保持した前記基板ホルダの外形の凹凸形状に沿った凹凸部が形成された内面を有しており、
    閉じた状態にある前記内シェル内に洗浄液を供給して、前記内シェル内の基板を前記基板ホルダと共に洗浄するように構成されていることを特徴とする基板めっき装置。
  2. 閉じた状態にある前記内シェルの内面と、前記基板ホルダとの間に1mm〜5mmの隙間があることを特徴とする請求項1に記載の基板めっき装置。
  3. 閉じた状態にある前記内シェルの内部に供給される洗浄液に気体を吹き込む気体吹き込みラインを有することを特徴とする請求項1または2に記載の基板めっき装置。
  4. 閉じた状態にある前記内シェルの内部に供給された洗浄液の液面を上下動させる機構を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基板めっき装置。
  5. 前記液面を上下動させる機構は、前記内シェルを構成する壁部材を揺動させる揺動機構、前記内シェル内の洗浄液に接触するダイヤフラムを振動させるダイヤフラム駆動機構、または洗浄液の供給と排出を繰返すシリンジ機構またはポンプ機構であることを特徴とする請求項4に記載の基板めっき装置。
  6. 閉じた状態にある前記内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の前面に対向する位置に設けた複数の貫通孔を通して行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板めっき装置。
  7. 閉じた状態にある前記内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の外周部に対向する位置に設けた外周孔および基板の中央部に対向する位置に設けた中央孔の少なくとも一方を通して行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板めっき装置。
  8. 前記基板ホルダを水平方向に移動させる基板ホルダ移動機構を更に有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の基板めっき装置。
  9. 基板の外周部にシール部材を押し当てた状態で該基板を基板ホルダで保持し、
    前記基板ホルダに保持された基板をめっき槽内のめっき液中に浸漬させて基板表面にめっきを行い、
    前記基板ホルダに保持されためっき後の基板を、開いた状態にある内シェル内に収納し、
    前記内シェルを閉じて、基板を保持した前記基板ホルダの外形の凹凸形状に沿った凹凸部を有する前記内シェルの内面を前記基板ホルダおよび前記基板に近接させ、
    閉じた状態にある前記内シェル内に洗浄液を供給して、前記内シェル内の基板を前記基板ホルダと共に洗浄することを特徴とする基板めっき方法。
  10. 閉じた状態にある前記内シェルの内面と、前記基板ホルダとの間に1mm〜5mmの隙間があることを特徴とする請求項9に記載の基板めっき方法。
  11. 閉じた状態にある前記内シェルの内部に供給される洗浄液に気体を吹き込むことを特徴とする請求項9または10に記載の基板めっき方法。
  12. 閉じた状態にある前記内シェルの内部に供給した洗浄液の液面を上下動させることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載の基板めっき方法。
  13. 閉じた状態にある前記内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の前面に対向する位置に設けた複数の貫通孔を通して行うことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の基板めっき方法。
  14. 閉じた状態にある前記内シェルの内部への洗浄液の供給を、基板の外周部に対向する位置に設けた外周孔および基板の中央部に対向する位置に設けた中央孔のうちの少なくとも一方を通して行うことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の基板めっき方法。
  15. 閉じた状態にある前記内シェルの内部に洗浄液を供給した後、基板ホルダを水平方向に移動させることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一項に記載の基板めっき方法。
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