JP2021116467A - 水洗装置、水洗方法およびめっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき処理後の基板を水洗する、洗浄力が高い水洗装置および水洗方法、ならびに、そのような水洗装置を備えるめっき装置を提供する。【解決手段】めっき処理が行われた基板が内部に保持される水洗槽と、前記水洗槽に洗浄液を供給する洗浄液供給ラインと、前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させる微小気泡発生器と、を備える水洗装置が提供される。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、水洗装置、水洗方法およびめっき装置に関する。

パターンが形成された基板の表面に金属をめっきするめっき装置が知られている（例えば、特許文献１）。めっき装置は、めっき処理装置のほか、めっき処理後の基板を水洗する水洗装置などから構成される。

特開２００９−１５５７２５号公報

本発明の課題は、めっき処理後の基板を水洗する、洗浄力が高い水洗装置および水洗方法、ならびに、そのような水洗装置を備えるめっき装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、めっき処理が行われた基板が内部に保持される水洗槽と、前記水洗槽に洗浄液を供給する洗浄液供給ラインと、前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させる微小気泡発生器と、を備える水洗装置が提供される。

前記基板が保持される位置の下方に配置され、複数の貫通孔が設けられた底板を備え、前記洗浄液供給ラインは、前記微小気泡を含んだ洗浄液を前記底板より下方から前記水洗槽に供給するのが望ましい。

本発明の一態様によれば、めっき処理が行われた基板が内部に保持される水洗槽と、前記保持された基板を回転させる回転軸と、前記基板に向かって洗浄液を噴射するシャワーと、前記シャワーに洗浄液を供給する洗浄液供給ラインと、前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させる微小気泡発生器と、を備える水洗装置が提供される。
前記微小気泡は、直径１００μｍ以下の気泡を含むのが望ましい。

本発明の別の態様によれば、基板にめっき処理を行うめっき処理装置と、上記の水洗装置と、前記めっき処理装置から前記水洗装置に前記基板を搬送する搬送手段と、を備えるめっき装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、洗浄液供給ラインから水洗槽に洗浄液を供給し、前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させ、前記微小気泡を含む洗浄液が供給された前記水洗槽にめっき処理が行われた基板を保持することにより、前記基板を洗浄する水洗方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、めっき処理が行われた基板を回転させ、洗浄液供給ラインからシャワーに洗浄液を供給し、前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させ、前記微小気泡を含む洗浄液を前記シャワーから前記基板に噴射することにより、前記基板を洗浄する水洗方法が提供される。

洗浄力が向上する。

めっき装置の概略構成を示す図。 基板ホルダ３および搬送機構２７を正面（メカ室１側）から見た模式図。 基板ホルダ３の正面図。 基板ホルダ３の部分断面図。 本実施形態に係る水洗装置２５の概略構成を示す図。 図３Ａの比較例である水洗装置の概略構成を示す図。 図３Ａの変形例である水洗装置２５’の概略構成を示す図。 図３Ａの別の変形例である水洗装置２５’’の概略構成を示す図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、めっき装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、めっき装置はメカ室１およびめっき室２から構成される。

めっき装置は、メカ室１に設けられたＦＯＵＰ１１（Front Opening Unified Pod）、アライナ１２、基板着脱台１３（フィキシングステーション、）ＳＲＤ１４（Spin Rinse Drier）および搬送ロボット１５を備える。

ＦＯＵＰ１１は基板カセット（不図示）に収容された基板を格納する。アライナ１２はめっき処理前の基板に形成されたオリエンテーションフラットまたはノッチの位置を所定の方向に合わせる。基板着脱台１３は基板を基板ホルダ（図２Ａ〜図２Ｃを用いて後述）に搭載するために用いられる。ＳＲＤ１４はめっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させる。搬送ロボット１５は基板を水平方向に保持して、ＦＯＵＰ１１、アライナ１２、基板着脱台１３およびＳＲＤ１４の間で搬送する。

また、めっき装置は、めっき室２に設けられたストック槽２１、仮置き槽２２、前処理装置２３、水洗装置２５、めっき処理装置２４、ブロー装置２６および搬送機構２７を備える。

ストック槽２１は基板ホルダを収容可能であり、基板ホルダの保管および一時仮置きに用いられる。仮置き槽２２は基板を保持した基板ホルダの仮置きに用いられる。前処理装置２３は基板の表面を純水などの前処理液で濡らして親水性を良くする前処理を行う。めっき処理装置２４は基板をめっき処理する。水洗装置２５はめっき処理された基板の表面を純水などの洗浄液で水洗する。水洗装置２５の詳細は図３Ａ、図４および図５を用いて後述する。ブロー装置２６はめっき処理後の基板に不活性ガスを吹き付けてかけて水切りを行う。

搬送機構２７は、レール２７ａと、このレール２７ａに沿って移動可能な２つの搬送ロボット２７ｂ，２７ｃから構成される。搬送ロボット２７ｂは基板着脱台１３、ストック槽２１および仮置き槽２２の間で基板ホルダの搬送を行う。搬送ロボット２７ｃはストック槽２１、仮置き槽２２、前処理装置２３、水洗装置２５、めっき処理装置２４およびブロー装置２６の間で基板ホルダを搬送する。

図２Ａは、基板ホルダ３および搬送機構２７を正面（メカ室１側）から見た模式図である。また、図２Ｂおよび図２Ｃは、それぞれ基板ホルダ３の正面図および部分断面図である。図２Ａでは、搬送ロボット２７ｂのみを描いているが、搬送ロボット２７ｃも同様の構成とすることができる。図示のように、基板ホルダ３は基板Ｗの被めっき面が露出するよう、基板Ｗを鉛直方向に保持する。そして、搬送ロボット２７ｂは基板Ｗを保持した基板ホルダ３を吊り下げ把持してレール２７ａに沿って紙面と垂直な方向に移動する。

搬送ロボット２７ｂは、鉛直方向に延びておりレール２７ａに沿って移動可能なボディ２７ｄ、このボディ２７ｄに沿って上下動自在でかつ軸心を中心に回転自在なアーム２７ｅ、アーム２７ｅに基板ホルダ３を着脱自在に保持する２つの基板ホルダ保持部２７ｆなどから構成される。

図１に示すめっき装置は次のように動作する。複数の被めっき処理基板が被めっき面を上にした状態で基板カセットに収容され、この基板カセットがＦＯＵＰ１１に搭載されている。また、搬送ロボット１５はストック槽２１内に鉛直姿勢で保管されていた基板ホルダ３を取出し、これを９０度回転させて水平状態にして基板着脱台１３に２個並列に載置しておく。

そして、搬送ロボット１５は、ＦＯＵＰ１１に搭載された基板カセットから基板Ｗを１枚取出し、アライナ１２に載せる。アライナ１２は基板Ｗのオリエンテーションフラットやノッチの位置を所定の方向に合わせる。次いで、搬送ロボット１５は位置合わせされた基板Ｗを、基板ホルダ３が載置された基板着脱台１３に搬送する。これにより、基板Ｗは基板ホルダ３に保持される。

さらに、搬送ロボット２７ｂは、基板Ｗを保持した基板ホルダ３を把持し、上昇させ、ストック槽２１の上方まで搬送する。そして、搬送ロボット２７ｂは基板ホルダ３を９０度回転させて鉛直状態にした後、基板ホルダ３を下降させてストック槽２１に仮置きする。以上を順次繰り返して、基板ホルダ３に順次基板Ｗを装着し、ストック槽２１の所定の位置に順次仮置きする。

搬送ロボット２７ｃは、基板Ｗを保持してストック槽２１に仮置きされた基板ホルダ３を２基同時に把持し、上昇させた後、前処理装置２３の上方まで搬送する。そして、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を下降させ、基板ホルダ３に保持された基板Ｗを前処理装置２３内の前処理液に浸漬させる。そして、前処理装置２３は基板Ｗに前処理を行う。前処理が終わると、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を上昇させる。

次に、搬送ロボット２７ｃは、基板ホルダ３をめっき処理装置２４の上方まで搬送する。そして、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を下降させ、基板ホルダ３に保持された基板Ｗをめっき処理装置２４内のめっき液に浸漬させる。そして、めっき処理装置２４は基板Ｗにめっき処理を行う。めっき処理が終わると、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を上昇させる。

次に、搬送ロボット２７ｃは、基板ホルダ３を水洗装置２５の上方まで搬送する。そして、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を下降させ、基板ホルダ３に保持された基板Ｗを水洗装置２５内の洗浄液に浸漬させる。そして、水洗装置２５は基板Ｗを水洗する。水洗が終わると、搬送ロボット２７ｃは基板ホルダ３を上昇させる。

次に、搬送ロボット２７ｃは、基板ホルダ３をブロー装置２６まで搬送する。ブロー装置２６は不活性ガスを基板Ｗに向けて吹き付けて、基板Ｗおよび基板ホルダ３に付着しためっき液や水滴を除去する。

そして、搬送ロボット２７ｃは基板Ｗを保持した基板ホルダ３を仮置き槽２２の所定の位置に戻して仮置きする。搬送ロボット２７ｃは以上の動作を順次繰り返し、めっきが終了した基板Ｗを保持した基板ホルダ３を順次仮置き槽２２の所定の位置に戻す。

その後、搬送ロボット２７ｂは、めっき処理が終わって仮置き槽２２に仮置きされた基板ホルダ３を２基同時に把持し、基板着脱台１３上に載置する。そして、搬送ロボット１５は基板着脱台１３上に載置された基板ホルダ３から基板Ｗを取出し、ＳＲＤ１４に搬送する。ＳＲＤ１４は表面を上向きにして水平に保持された基板Ｗを高速回転させてスピン乾燥させる。次いで、搬送ロボット１５は乾燥後の基板ＷをＦＯＵＰ１１に格納された基板カセットに戻す。以上により、一連のめっき処理を完了する。

続いて、水洗装置２５について詳しく説明する。

図３Ａは、本実施形態に係る水洗装置２５の概略構成を示す図である。水洗装置２５は、水洗槽５１と、オーバーフロー槽５２と、洗浄液供給ライン５３と、微小気泡発生ノズル５４（微小気泡発生器）と、底板５５を有する。同図では、基板ホルダ３に保持された基板Ｗが水洗槽５１内に保持された状態を示している。

水洗槽５１は上方が開口しており、内部に洗浄液５１ａを収容する。洗浄液５１ａは、例えば純水である。後述するように、この洗浄液５１ａは微小気泡を含んでいる。基板ホルダ３によって鉛直方向に保持された基板Ｗが水洗槽５１の内部で保持されることにより、基板Ｗの被めっき面の全体が洗浄液５１ａに浸漬される。

オーバーフロー槽５２は水洗槽５１に隣接して配置され、１つの側面が水洗槽５１と共有されてもよい。オーバーフロー槽５２は水洗槽５１から溢れた洗浄液５１ａを受け入れ、排水する。

洗浄液供給ライン５３は水洗槽５１に洗浄液５１ａを供給する。洗浄液供給ライン５３は、水洗槽５１の低い箇所、具体的には底板５５より下方、望ましくは水洗槽５１の底面から洗浄液５１ａを供給する。

本実施形態の１つの特徴として、洗浄液供給ライン５３に微小気泡発生ノズル５４が設けられる。微小気泡発生ノズル５４は、例えば流路にオリフィスが設けられ、ガス溶解液がそのオリフィスを通過する際の圧力解放によって微小気泡を発生させる。具体的には、窒素ガス、酸素ガス、空気など、基板Ｗ上にめっきされた金属と反応しないガス（不活性ガス）を微小気泡発生ノズル５４に供給することで、洗浄液供給ライン５３を流れる洗浄液に微小気泡を発生させる。したがって、微小気泡を含んだ洗浄液５１ａが水洗槽５１に供給される。

ここでの微小気泡は直径がナノ〜マイクロサイズの気泡であり、具体的には直径の分布ピークが１０μｍ〜１，０００μｍであるのが望ましく、少なくとも直径１００μｍ以下の気泡を含むのが望ましい。通常の（微小気泡より大きな）気泡は上昇して破裂するが、微小気泡は液中で縮小してやがて消滅する性質を有する。このような性質を有する気泡を微小気泡と呼ぶこともできる。

底板５５は、基板Ｗが保持される位置の下方、例えば水洗槽５１の底部に配置される。底板５５には複数の貫通孔が形成されている。洗浄液供給ライン５３から供給される微小気泡を含んだ洗浄液５１ａは、底板５５の貫通孔を通過することによって、微小気泡が分散されて均一になって、水洗槽５１の全体に行き渡る。

なお、洗浄力向上のため、上部シャワーを設け、基板ホルダ３における洗浄液５１ａに浸っていない部分に洗浄液を噴射してもよい。

図３Ｂは、図３Ａの比較例である水洗装置の概略構成を示す図である。従来の微小気泡を用いない水洗装置の場合、基板ホルダ３と対向して前面シャワーを設け、基板Ｗを洗浄していた。この場合、前面シャワーを配置するスペースが必要であり、水洗槽５１を幅広にせざるを得ない。これに対し、本実施形態では、図３Ａに示すように前面シャワーが不要となるため、水洗槽５１を小型化でき、省スペース化が実現される。

図４は、図３Ａの変形例である水洗装置２５’の概略構成を示す図である。図示のように、基板Ｗを水平方向に保持して水洗を行ってもよい。なお、図４における図３Ａと共通する部材に共通する符号を付している。

図５は、図３Ａの別の変形例である水洗装置２５’’の概略構成を示す図である。この水洗装置２５’’は、水洗槽５１と、洗浄液供給ライン６３と、微小気泡発生ノズル６４と、シャワー６５とを有する。同図では、基板ホルダ３によって水平方向に保持された基板Ｗが水洗槽５１内に保持された状態を示している。

水洗槽５１は上方が開口しており、内部に基板Ｗが載置される。基板ホルダ３の底部に回転軸６２が設けられ、水洗槽６１の底面を貫通して下方に延びている。回転軸６２が回転することにより、基板ホルダ３が回転し、これによって基板Ｗも回転する。洗浄液供給ライン６３はシャワー６５に洗浄液を供給する。微小気泡発生ノズル６４は洗浄液供給ライン６３を流れる洗浄液に微小気泡を発生させる。シャワー６５は微小気泡を含む洗浄液を基板Ｗの被めっき面に向かって噴射する。

このような水洗装置２５，２５’，２５’’によれば、洗浄液が微小気泡を含んでいるため、洗浄液の浸透性が高いため、基板Ｗ上のパターンの内部や細かい付着物の近傍まで浸透する。よって、めっき液が付着した基板Ｗから効率よくめっき液を除去できる。特に、水洗装置２５，２５’の場合、微小気泡を含まない通常の洗浄液と比較して、微小気泡を含む洗浄液であれば、洗浄液のクイックダンプを行う回数を減らせるため、必要な洗浄液を減らすことができる。

さらに、水洗装置２５によれば、基板Ｗの洗浄のみならず、基板ホルダ３や水洗槽５１も洗浄することができる。図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、基板ホルダ３は、凸凹の部品が多いため微小隙間が多いし、基板Ｗとシールの間の微小隙間も存在する。従来は、この微小隙間を狙ってシャワーを当てて洗浄効果を高めていた。これに対し、本実施形態では、微小気泡を含んだ洗浄液を用いる。このような洗浄液は浸透性が高いため、基板ホルダ３の微小隙間にも容易に浸透する。よって、従来のようなシャワーは不要となり、構造を簡素化でき、さらに洗浄液の使用量を減らすことが可能となる。

また、通常の純水は表面張力が高いため、基板Ｗに形成された１０ｎｍ〜数十ｎｍの基パターンの隙間に入ることができない。そのため、純水に界面活性剤などを入れて表面張力を弱めることも考えられる。しかし、めっき洗浄に関しては、界面活性剤によってめっきされた表面の状態が変化してしまうため、界面活性剤を使うことは現実的ではない。これに対し、本実施形態では、微小気泡を含む洗浄液を用いるため、界面活性剤を使うことなく表面張力を弱めることができ、浸透性が高くなり、パターンの微小な隙間まで入りこむことができる。結果として、洗浄力が向上する。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ メカ室
１１ ＦＯＵＰ
１２ アライナ
１３ 基板着脱台
１４ ＳＲＤ
１５ 搬送ロボット
２ めっき室
２１ ストック槽
２２ 仮置き槽
２３ 前処理装置
２４ めっき処理装置
２５ 水洗装置
２６ ブロー装置
２７ 搬送機構
２７ａ レール
２７ｂ，２７ｃ 搬送ロボット
２７ｄ ボディ
２７ｅ アーム
２７ｆ 基板ホルダ保持部
３ 基板ホルダ
５１ 水洗槽
５２ オーバーフロー槽
５３，６３ 洗浄液供給ライン
５４，６４ 微小気泡発生ノズル
５５ 底板
６２ 回転軸
６５ シャワー

Claims (7)

1. めっき処理が行われた基板が内部に保持される水洗槽と、
   前記水洗槽に洗浄液を供給する洗浄液供給ラインと、
   前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させる微小気泡発生器と、を備える水洗装置。
2. 前記基板が保持される位置の下方に配置され、複数の貫通孔が設けられた底板を備え、
   前記洗浄液供給ラインは、前記微小気泡を含んだ洗浄液を前記底板より下方から前記水洗槽に供給する、請求項１に記載の水洗装置。
3. めっき処理が行われた基板が内部に保持される水洗槽と、
   前記保持された基板を回転させる回転軸と、
   前記基板に向かって洗浄液を噴射するシャワーと、
   前記シャワーに洗浄液を供給する洗浄液供給ラインと、
   前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させる微小気泡発生器と、を備える水洗装置。
4. 前記微小気泡は、直径１００μｍ以下の気泡を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の水洗装置。
5. 基板にめっき処理を行うめっき処理装置と、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の水洗装置と、
   前記めっき処理装置から前記水洗装置に前記基板を搬送する搬送手段と、を備えるめっき装置。
6. 洗浄液供給ラインから水洗槽に洗浄液を供給し、
   前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させ、
   前記微小気泡を含む洗浄液が供給された前記水洗槽にめっき処理が行われた基板を保持することにより、前記基板を洗浄する水洗方法。
7. めっき処理が行われた基板を回転させ、
   洗浄液供給ラインからシャワーに洗浄液を供給し、
   前記洗浄液供給ラインを流れる洗浄液に微小気泡を発生させ、
   前記微小気泡を含む洗浄液を前記シャワーから前記基板に噴射することにより、前記基板を洗浄する水洗方法。

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