JP2020084203A - 基板ホルダ、めっき装置および基板のめっき方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は一実施形態にかかるめっき装置100の模式図である。図1Aはめっき装置100の上面図である。図1Bはめっき装置100の側面図である。一実施形態にかかるめっき装置100は、ロードポート110と、基板搬送ロボット120と、ドライヤ130と、基板着脱装置140と、めっき処理部150と、トランスポータ160と、ストッカ170と、を備える。さらに、めっき装置100はめっき装置100の各部を制御するための制御部180を備えてよい。なお、以下ではめっきされる基板は角形であるとして説明する。しかし、角形以外の形状の基板が使用されてもよい。
次に、めっき装置100において用いられる基板ホルダ(以下では符号「200」を付す)について説明する。図2は基板ホルダ200の模式図である。図2Aは基板ホルダ200の正面図である。図2Bは基板ホルダ200の断面図である。図2Cは、図2Bで「A」と付された箇所の拡大分解図である。
る場合、基板Wの面は一方のみが露出される。したがって、一実施形態にかかる基板ホルダ200は、両面めっきのみならず片面めっきのためにも用いられることができる。
基板ホルダ200は1つまたは複数のクランパ290を備える。クランパ290は、フロントフレーム200aに取り付けられたフック部250と、リアフレーム200bに取り付けられたプレート270とを有する。代替として、フック部250がリアフレーム200bに取り付けられてよく、プレート270がフロントフレーム200aに取り付けられていてもよい。図2の例では合計で4つのクランパ290が開口260aおよび開口260bの周囲に設けられている。
次に、図3を用いて基板ホルダ200の基板Wを保持する部分の詳細を説明する。図3のフロントフレーム200aおよびリアフレーム200bにはそれぞれ基板用電極320が設けられている。基板用電極320のそれぞれは、基板Wのそれぞれの面に電気的に接続される。基板用電極320は肩部電極220に電気的に接続されているので、肩部電極220は基板Wのそれぞれの面に電気的に接続される。
200aとリアフレーム200bとの間に保持される。
基板ホルダ200は「セミロック機能」を有するクランパを備え得る。セミロック機能とは、「フロントフレーム200aとリアフレーム200bとを離間させた状態でフロントフレーム200aとリアフレーム200bとを保持する機能」をいう。基本的に、セミロック機能は、基板を保持していない基板ホルダのフロントフレーム200aとリアフレーム200bを組み合わせておく機能である。セミロック状態では、フロントフレーム200aとリアフレーム200bのシール及び接点は他方に接触しない。基板ホルダ200をセミロックさせることは、部品の寿命、基板ホルダの搬送の容易さ、基板ホルダの洗浄の容易さなどの点で有利である。
フロントフレーム200aとリアフレーム200bとの間に基板Wを挟み込むためには、フック本体252がクロー271(クランパ290SLが用いられている場合、ロック用クロー271a)に引っ掛けられる必要がある。フック本体252がクロー271に引っ掛けられていると、フロントフレーム200aとリアフレーム200bが互いに離れることが規制され、アウタシール300およびインナシール310は基板Wの厚さ方向に弾
性的に変形し、シール圧力が発生する。フック本体252をクロー271に引っ掛けるためには、一旦、フック本体252がクロー271より背面側(図2Cの右方向)に位置させられる必要がある。したがって、基板ホルダ200により基板Wを保持するためには、フロントフレーム200aがリアフレーム200bに向けて押し込まれる、または、リアフレーム200bがフロントフレーム200aに向けて押し込まれる必要がある。
ることで、フック本体252をクロー271に引っ掛けることまたはフック本体252とクロー271の引っ掛かりを解除することができる位置に、フック本体252およびクロー271が位置付けられる。
図8を用いて、基板ホルダ200に基板Wを取り付ける際の押付部730の動作を説明する。図8は押付部730の動作の基本原理を示すものにすぎず、図8に示される要素の寸法、形状、配置等は正確なものではないことに留意されたい。図8A〜図8Fは時系列順に記載されている。なお、基板ホルダ200から基板Wを取り外す場合、図示した順序と逆の順序の動作が実行される。図8Aでは図示された全ての部品に符号が付されている。一方で、図8B〜図8Fでは、その時点における主要な部品にのみ符号が付されている。また、以下では、フロントフレーム200aが下を向くように基板ホルダ200がステージ731に載せられているものとして説明する。ただし、リアフレーム200bが下を向くように基板ホルダ200がステージ731に載せられていてもよい。
る。クランパ290SLのセミロックの解除は、何らかのアクチュエータ(図示せず)がレバー254を押すことによって実行されてよい。クランパ290のロックの解除は、レバー254が押される段階の前に、押付ユニット732または押付ユニット732に備えられた何らかのアクチュエータがリアフレーム200bをフロントフレーム200aに向かって押しつける段階を有してよい。ロックまたはセミロックが解除された後、押付ユニット732がリアフレーム200bを持ち上げる。押付ユニット732はリアフレーム200bを持ち上げるためのフックまたはクローなど(図示せず)を有していてよい。図8Cの時点において下部基板サポータ801が基板Wを受け取ることができるよう、下部基板サポータ上下動機構802により下部基板サポータ801が上げられる。ただし、図8Cの時点において基板Wがフロントフレーム200aに直接置かれる場合、下部基板サポータ801の上昇は必ずしも必要ではない。
次に、基板ホルダ200を片面めっきのために使用する場合の構造および方法について説明する。図9はダミー基板900を備えた基板ホルダ200の断面図である。ダミー基板900を備える点以外は、図9の基板ホルダ200は図3の基板ホルダ200とほぼ同等である。ダミー基板900の少なくとも一部は、基板Wのどちらかの面、たとえばフロントフレーム200aに向いている面の少なくとも一部と接触する。ダミー基板900は基板ホルダ200に着脱可能に設けられる。
、2つのインナシールの間の距離はダミー基板900の第2の部分902の厚さよりも大きくなっている。つまり、基板ホルダ200がセミロック状態である場合、ダミー基板900がインナシール310の双方を押圧することはない(ただし、基板ホルダ200の向きによっては、重力によってダミー基板900がインナシール310の一方を押圧することは有り得る)。また、基板ホルダ200の接点(基板用電極)は、ダミー基板900には接触しないことが望ましい。
図10を用いて、ダミー基板900が用いられている場合の押付部730の動作を説明する。符号が示されていない部品については図8Aを参照されたい。図10A〜図10Cは時系列順に記載されている。図10Aの時点においてダミー基板900は基板ホルダ200に保持されている。ダミー基板900は必要に応じて図8A〜図8Fに類似した手法により基板ホルダ200に保持されてもよい。ダミー基板900は事前に人力または他の装置などによって基板ホルダ200に保持されてもよい。たとえば、ダミー基板900が保持された基板ホルダ200と、ダミー基板900を保持していない基板ホルダ200のそれぞれがストッカ170に収容されており、必要に応じてそれぞれの基板ホルダ200が使い分けられてもよい。具体的には、片面めっきが施される場合はダミー基板900を備える基板ホルダ200が選択され、両面めっきが施される場合はダミー基板900を備えない基板ホルダ200が選択されてよい。選択された基板ホルダ200には基板Wが取り付けられる。さらにその後、当該基板ホルダ200により保持された基板にめっき加工が施される。
れてもよい。ダミー基板900を保持した基板ホルダ200がストッカ170に戻されてもよい。
めっき装置100は、セミロック状態の基板ホルダ200を洗浄する基板ホルダ洗浄槽を有することが望ましい。基板ホルダ洗浄槽は内部に洗浄液(たとえば純水)を溜めることができる。基板ホルダ200の洗浄時には、セミロック状態の基板ホルダ200が洗浄液に浸漬される。基板ホルダはセミロック状態で、基板Wを保持していないので、シール(たとえばアウタシール300および/またはインナシール310)、接点(たとえば基板用電極320)などが洗浄液に接触し、洗浄される。基板ホルダ洗浄槽内の洗浄液をバブリングにより撹拌して、基板ホルダ200の洗浄効率が高められてもよい。基板ホルダ200を洗浄液に浸漬する代わりに、洗浄液を基板ホルダ200の洗浄したい箇所に向けてシャワーすることにより基板ホルダ200が洗浄されてもよい。
図10から明らかなように、ダミー基板900の基板Wに向かない面の一部は下部基板サポータ801と接触する。そこで好ましくは、ダミー基板900の基板Wに向かない面には、下部基板サポータ801の形状に対応する凹部1100が設けられている。図11Aはダミー基板900を基板Wに向かない面から見た図である。図11Bは図11Aにおいて「A−A」と付された位置における断面図である。前述のとおり下部基板サポータ801はたとえば十字形状であるので、図11では十字形状の凹部1100が設けられている。凹部1100は先細りした溝状に形成される。凹部1100の傾斜部が下部基板サポータ801をガイドすることで、下部基板サポータ801が凹部1100により受けられることが確実にされる。なお、下部基板サポータ801は上下動しかしないのに対して、ダミー基板900は開口260aと衝突しない範囲において水平移動し得る。したがって、正確には、凹部1100の案内により移動するのはダミー基板900自身である。
れる面の高さとダミー基板900が下部基板サポータ801に触れる面の高さとを一致させることができる。
図9のダミー基板900は基板Wと面接触している。したがって、何らかの液体(代表的にはめっき液)がダミー基板900と基板Wとの間に入り込んでしまうと、ダミー基板900が基板Wに張り付いてしまう可能性がある。ダミー基板900が基板Wに張り付いてしまうと基板Wの取り外しが困難になり得る。ダミー基板900と基板Wとの張り付きを防止するためには、ダミー基板900と基板Wとの接触面積を極力小さくすること、および/または、基板Wを取り外す際に、ダミー基板900と基板Wとの間に気体(たとえば大気)が供給される経路を確保することが好ましい。また、基板Wのめっきされない面であっても可触領域が制限されている場合がある。そこで好ましくは、ダミー基板900の基板Wに向く面には突起部1200が設けられている。図12は、ダミー基板900を基板Wに向く面から見た図である。基板Wはダミー基板900の全面ではなく突起部1200のみと接触する。図12の例では突起部1200は十字状である。かつ、図12の例ではダミー基板900のエッジ部分も突起部1200である。上記のようにダミー基板900を構成することで、ダミー基板900と基板Wとの接触面積を小さくすることおよび気体の供給経路を確保することができ、ダミー基板900が基板Wに張り付くことを防止することができる。また、突起部1200の形状を基板Wの可触領域と同様の形状とすることにより、可触領域以外の部分においてダミー基板900と基板Wが接触することを防止することができる。
基板Wとダミー基板900を重なった状態で保持している基板ホルダから基板を取り出すには、基板搬送ロボット120が基板Wを上から真空吸着で保持するか、基板搬送ロボット120に設けられた爪が基板Wの外周部を下から掬い上げるように基板搬送ロボット120を構成することが考えられる。後者に関して、基板Wとダミー基板900が同形状であれば、基板Wのみを下から掬い上げて上に持ち上げることは困難である。なぜならば、基板搬送ロボット120の爪がダミー基板900に干渉し得るからである。そこで、ダミー基板900の外周部にはカットアウト1400が設けられていてよい。図14には10個のカットアウト1400を備えるダミー基板900が示されている。図14のダミー基板900の各長辺には3個のカットアウト1400が設けられ、各短辺には2個のカットアウト1400が設けられている。なお、「カットアウト」は形状を指す用語である。
換言すれば、カットアウト1400を形成するための手法は切削加工に限られない。カットアウト1400は、インナシール310と接触する位置より外側に設けられる。ダミー基板900が第1の部分901、第2の部分902および第3の部分903に区分け(区分けについては図9を参照)されている場合、カットアウト1400は第1の部分901に設けられる。カットアウト1400は、基板搬送ロボット120の爪を通過させる。よって、ダミー基板900が基板Wとともに掬い上げられることがなくなる。
前述のように、ダミー基板900が用いられている場合はダミー基板900が基板Wに張り付く可能性がある。その場合、ダミー基板900に何らかの力を加えてダミー基板900を固定しなければ、ダミー基板900と基板Wとを剥離することが困難である。そこで好ましくは、基板Wを取り出す際にダミー基板900は固定具1500により固定される。図15は固定具1500によるダミー基板900の固定を示す図である。図15において符号が示されていない部品については図8を参照されたい。固定具1500は、例えば真空チャックである。固定具1500の一端はダミー基板900の基板Wと接さない面を吸着してダミー基板900を固定する。固定具1500の他端は他の部品、たとえばステージ731に結合されている。固定具1500がダミー基板900を固定することによって、基板Wを取り外すことが容易になる。固定具1500は、真空チャックの他、電磁クランパまたは機械的固定具などであってよい。固定具1500は基板ホルダ200の要素であってよく、または、押付部730の要素であってよい。
固定具1500に代替してまたは固定具1500に追加して、基板搬送ロボット120(のアーム)がダミー基板900を押さえるためのアクチュエータ2100を有してもよい。図20はアクチュエータ2100を有する基板搬送ロボット120と、延在部2000を有するダミー基板900の斜視図である。延在部2000の位置および個数はアクチュエータ2100の位置及び個数に対応する。ただし、ここにいう「対応する」とは必ずしも「同一である」ことを意味しない。好ましくは、延在部2000およびアクチュエータ2100は、基板Wの角部の少なくとも1つの近傍に設けられる。より好ましくは、延在部2000およびアクチュエータ2100は、基板Wの全ての角部の近傍(基板Wが矩形ならば基板Wの四隅)に設けられる。アクチュエータ2100は上下動可能である。アクチュエータ2100は空圧式の機構または電磁的に動作する機構であってよい。延在部2000は基板Wから飛び出すように構成されている。したがって、ダミー基板900の上に基板Wが置かれている場合であっても、アクチュエータ2100は延在部2000にアクセス可能である。この例では、アクチュエータ2100が延在部2000を下部に向かって押しながら基板搬送ロボット120が基板Wを持ち上げる。この動作により、ダミー基板900が基板Wに張り付いていても、基板Wを取り外すことが容易になる。なお、図20では図示されていないが、ダミー基板900はたとえば下部基板サポータ801によって下部から支えられていることに留意されたい。
これまで説明した手法と異なり、フロントフレーム200aおよびリアフレーム200bの一方を開口のないフレームへ交換することによっても、両面めっきおよび片面めっきの双方が可能な基板ホルダを実現し得る。図16では、図2Bのリアフレーム200bが開口260bのないリアフレーム200b’に置き換わっている。この場合、開口260bが存しないのだから、基板Wの一方の面は露出されない。両面めっきが行われる場合、リアフレーム200b’をリアフレーム200bへと再度置き換えればよい。なお、本明細書では、リアフレーム200bの置き換えによっては基板ホルダ200の同一性は失われないものとする。また、置き換えられるフレームはフロントフレーム200a’であってもよい。
のフレームと、基板の他方の面を露出するための第2の開口を有する第2のフレームと、を備え、基板は第1のフレームと第2のフレームに挟まれる、めっきされるべき基板を保持するための基板ホルダであって、第1のフレームと基板の間に着脱可能に配置されるダミー基板であって、ダミー基板は少なくとも直流電流を実質的に流さない材質から形成され、ダミー基板の少なくとも一部は基板の一方の面の少なくとも一部に接触し、ダミー基板は基板の一方の面をめっき液から防護する、ダミー基板をさらに備える、基板ホルダを開示する。
110…ロードポート
120…基板搬送ロボット
130…ドライヤ
140…基板着脱装置
150…めっき処理部
151…前水洗槽
152…前処理槽
153…第1のリンス槽
154…第1のめっき槽
155…第2のリンス槽
156…第2のめっき槽
157…第3のリンス槽
158…ブロー槽
160…トランスポータ
161…トランスポータアーム
162…アーム上下動機構
163…水平移動機構
170…ストッカ
180…制御部
190…ホルダ・ダミー基板洗浄部
200…基板ホルダ
200a…フロントフレーム
200b…リアフレーム
210a、b…ホルダアーム
220…肩部電極
230a、b…配線格納部
241a、b…ポート
250、250SL…フック部
251…フックベース
252…フック本体
253…シャフト
254…レバー
260a、b…開口
270、270SL…プレート
271…クロー
271a…ロック用クロー
271b…セミロック用クロー
290、290SL…クランパ
300…アウタシール
310…インナシール
320…基板用電極
700…ホルダ受け部
701…ホルダ受け本体
702…直動機構
710…ホルダ傾動部
711…ホルダ傾動部アーム
720…ホルダ搬送部
721…ホルダキャリア
722…キャリア上下動機構
723…搬送部直動機構
730…押付部
731…ステージ
732…押付ユニット
732op…押付ユニット開口
801…下部基板サポータ
802…下部基板サポータ上下動機構
803…上部基板サポータ
804…上部基板サポータ上下動機構
900…ダミー基板
901…第1の部分
902…第2の部分
903…第3の部分
1100…凹部
1200…突起部
1400…カットアウト
1500…固定具
1800…クロー
1810…基板保持部材
1900…取付部
1910…レバー
1920…ピン
2000…延在部
W…基板
Claims (11)
- 基板の一方の面を露出するための第1の開口を有する第1のフレームと、
前記基板の他方の面を露出するための第2の開口を有する第2のフレームと、
を備え、前記基板は前記第1のフレームと前記第2のフレームに挟まれる、めっきされるべき基板を保持するための基板ホルダであって、
前記第1のフレームと前記基板の間に着脱可能に配置されるダミー基板であって、前記ダミー基板は少なくとも直流電流を実質的に流さない材質から形成され、前記ダミー基板の少なくとも一部は前記基板の前記一方の面の少なくとも一部に接触し、前記ダミー基板は前記基板の前記一方の面をめっき液から防護する、ダミー基板
をさらに備える、基板ホルダ。 - 前記第1のフレームおよび前記第2のフレームのそれぞれは、前記基板または前記ダミー基板に接触するインナシールを備え、
前記第1のフレームおよび前記第2のフレームの少なくとも一方は、他方のフレームに接触するアウタシールを備え、
前記ダミー基板は、
前記ダミー基板の外縁部である第1の部分と、
前記第1の部分より内側の部分である第2の部分であって、前記インナシールと接触する第2の部分と、
前記第2の部分より内側の部分である第3の部分と、
を備え、
前記第2の部分の厚さは、前記第1の部分の厚さ又は前記第3の部分の厚さより薄い、請求項1に記載の基板ホルダ。 - 前記第2の部分の厚さが0.1mm以上2mm以下である、請求項2に記載の基板ホルダ。
- 前記第1の部分に、前記基板を搬送するための搬送装置の爪を通過させるためのカットアウトが設けられている、請求項2または3に記載の基板ホルダ。
- 前記第3の部分の少なくとも一部が前記第1の開口に挿入されるよう前記第3の部分が構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
- 前記ダミー基板の前記基板を向く面には突起部が設けられており、前記突起部が前記基板と接触する、請求項1から5のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
- 前記突起部は前記基板の可触領域にのみ接触するように構成されている、請求項6に記載の基板ホルダ。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の基板ホルダと、
前記基板ホルダに基板を取り付けるためおよび前記基板ホルダから基板を取り外すための基板着脱装置と、
少なくとも1つのめっき槽を含む処理部と、
前記基板ホルダを搬送するためのトランスポータと、
前記基板ホルダを収容するためのストッカと、
を備える、めっき装置。 - 前記ストッカには、前記ダミー基板を備えた前記基板ホルダと、前記ダミー基板が取り外された前記基板ホルダのそれぞれが少なくとも1つずつ収容されている、
請求項8に記載のめっき装置。 - 前記基板ホルダは、前記基板ホルダをセミロックすることが可能なクランパを備え、
前記基板ホルダの少なくとも1つはセミロックされた状態で前記ストッカに収容されている、請求項8または9に記載のめっき装置。 - 基板ホルダを用いた基板のめっき方法であって、
前記基板ホルダは、
基板の一方の面を露出するための第1の開口を有する第1のフレームと、
前記基板の他方の面を露出するための第2の開口を有する第2のフレームと、
を備え、前記基板は前記第1のフレームと前記第2のフレームに挟まれる、基板ホルダであって、
前記基板ホルダはめっき装置のストッカに収容されており、
前記ストッカに収容されている前記基板ホルダの少なくとも1つは、前記第1のフレームと前記基板の間に配置されるダミー基板であって、前記ダミー基板は少なくとも直流電流を実質的に流さない材質から形成され、前記ダミー基板の少なくとも一部は前記基板の前記一方の面の少なくとも一部に接触し、前記ダミー基板は前記基板の前記一方の面をめっき液から防護する、ダミー基板を備え、
前記ストッカに収容されている前記基板ホルダの少なくとも他の1つは前記ダミー基板を備えず、
方法は、
使用する前記基板ホルダを選択するステップであって、片面めっきが施される場合は前記ダミー基板を備える前記基板ホルダが選択され、両面めっきが施される場合は前記ダミー基板を備えない前記基板ホルダが選択される、選択するステップと、
選択された前記基板ホルダに基板を取り付けるステップと、
前記基板ホルダにより保持された前記基板にめっき加工を施すステップと、
を含む、基板のめっき方法。
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