JP4229954B2 - めっき処理ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、めっき処理ユニットに係り、特に半導体基板に形成された配線用の窪みに銅等の金属を充填する等の用途のめっき処理ユニットに関する。
半導体基板上に配線回路を形成するための材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が一般に用いられているが、集積度の向上に伴い、より伝導率の高い材料を配線材料に採用することが要求されている。このため、基板にめっき処理を施して、基板に形成された配線パターンに銅またはその合金を充填する方法が提案されている。
これは、配線パターンに銅またはその合金を充填する方法としては、ＣＶＤ（化学的蒸着）やスパッタリング等各種の方法が知られているが、金属層の材質が銅またはその合金である場合、即ち、銅配線を形成する場合には、ＣＶＤではコストが高く、またスパッタリングでは高アスペクト（パターンの深さの比が幅に比べて大きい）の場合に埋込みが不可能である等の短所を有しており、めっきによる方法が最も有効だからである。
ここで、半導体基板上に銅めっきを施す方法としては、カップ式やディップ式のようにめっき槽に常時めっき液を張ってそこに基板を浸す方法と、めっき槽に基板が供給された時にのみめっき液を張る方法、また、電位差をかけていわゆる電解めっきを行う方法と、電位差をかけない無電解めっきを行う方法など、種々の方法がある。
従来、この種の銅めっきを行うめっき装置には、めっき工程を行うめっき処理ユニットの他に、めっきに付帯するめっき後の基板の洗浄・乾燥工程を行う洗浄装置等の複数のユニットと、これらの各ユニット間で基板の搬送を行う搬送ロボットが水平に配置されて備えられていた。そして、基板は、これらの各ユニット間を搬送されつつ、各ユニットで所定の処理が施されて、次工程に順次送られるようになっていた。
しかしながら、従来のめっき装置にあっては、基板のめっきを同一設備内で連続的に行うようにすると、めっき処理やめっきに付帯する各処理を行う各ユニットを同一設備内に効率的に配置することが困難で、大きな占有面積を占めるばかりでなく、例えばクリーンな雰囲気に維持された設備内でめっき処理を行うと、めっきの際に使用される薬品が薬液ミストや気体となって設備内に拡散し、これが処理後の基板に付着してしまうと考えられる。
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、めっき処理及びそれに付帯する処理を連続的に行う各ユニット（機器）を同一設備内に効率的に配置して占有面積を減少させ、しかもめっき処理等に使用する薬品による基板の汚染を防止できるようにしためっき処理ユニットを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、被めっき面を下向きにして基板を保持する基板保持部と、めっき液を保持するめっき室を有するめっき槽と、前記めっき室内に保持されためっき液に浸漬させて水平に配置される板状のアノードとを有し、前記アノードは、前記めっき槽に水平方向に引抜き自在に装着したアノード保持体内に保持されており、前記めっき槽の前記アノード保持体の入口付近に多数の溝からなるラビリンスシールが設けられ、該溝の一つに不活性ガスを導入する不活性ガス導入路が接続されていることを特徴とするめっき処理ユニットである。
これにより、アノード保持体を介してアノードのめっき槽との着脱を行って、このメンテナンスや交換等の便を図ることができる。
請求項２に記載の発明は、前記アノード保持体は、把手を介して、引抜き自在に前記めっき槽に装着されていることを特徴とする請求項１記載のめっき処理ユニットである。
請求項３に記載の発明は、前記ラビリンスシールを構成する各溝の底部にはめっき液戻り通路がそれぞれ接続され、該めっき液戻り通路の他端は大気に開放しためっき液溜め室に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のめっき処理ユニットである。
本発明によれば、めっき処理及びそれに付帯する処理を連続的に行う各ユニット（機器）を同一設備内に効率的に配置して占有面積を減少させ、カセットから基板を取出し、これに前処理及びめっき処理を施した後、必要に応じて薬液で洗浄し、しかる後、純水で洗浄し乾燥させる一連の処理を同一設備内で連続的かつ効率的に行うことができる。しかも、めっき処理等に使用する薬品による基板の汚染を防止することもできる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
この実施の形態は、半導体基板の表面に銅めっきを施して、銅層からなる配線が形成された半導体装置を得るのに使用されるのであるが、この工程を図１を参照して説明する。
即ち、半導体基板Ｗには、図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用の溝４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてスパッタリング等により銅シード層７が形成されている。
そして、図１（ｂ）に示すように、前記半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材１のコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層６を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅層６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅層６からなる配線が形成される。
以下、半導体基板Ｗに電解銅めっきを施すめっき処理ユニットを備えためっき装置を図２を参照して説明する。同図に示すように、このめっき装置は、矩形状の設備１０内に配置されて、半導体基板の銅めっきを連続的に行うように構成されている。この設備１０は、仕切壁１１によってめっき空間１２と清浄空間１３に仕切られ、これらの各めっき空間１２と清浄空間１３は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、前記仕切壁１１には、開閉自在なシャッタ（図示せず）が設けられている。また、清浄空間１３の圧力は、大気圧より低く、且つめっき空間１２の圧力よりも高くしてあり、これにより、清浄空間１３内の空気が設備１０の外部に流出することがなく、且つめっき空間１２内の空気が清浄空間１３内に流入することがないようなっている。
前記清浄空間１３内には、基板収納用カセットを載置する２つのカセットステージ１５と、めっき処理後の基板を純水で洗浄（リンス）し乾燥する２基の洗浄・乾燥装置１６が配置され、更に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第１搬送装置（４軸ロボット）１７が備えられている。この洗浄・乾燥装置１６としては、例えば基板の表裏両面に超純水を供給する洗浄液供給ノズルを有し、基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
一方、めっき空間１２内には、基板のめっきの前処理を行い、前処理後の基板を反転機２０（図１４及び図１５参照）で反転させる２基の前処理ユニット２１と、基板の表面に該表面を下向きにして銅めっき処理を施す４基のめっき処理ユニット２２と、基板を載置保持する２基の第１基板ステージ２３ａ，２３ｂが配置され、更に基板の搬送を行う自走タイプで回転自在な第２搬送装置（４軸ロボット）２４が備えられている。
この例にあっては、清浄空間１３内に位置して、めっき後の基板を薬液で洗浄する２基の薬液洗浄装置２５と、この薬液洗浄装置２５と前記洗浄・乾燥装置１６との間に位置して第２基板ステージ２６ａ，２６ｂが配置され、更に２基の薬液洗浄装置２５に挟まれた位置に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第３搬送装置（４軸ロボット）２７が備えられている。
前記一方の第１基板ステージ２３ｂ及び第２基板ステージ２６ｂは、基板を水洗い可能に構成されているとともに、基板を反転させる反転機２０（図１４及び図１５参照）が備えられている。
これにより、前記第１搬送装置１７は、前記カセットステージ１５に載置されたカセット、洗浄・乾燥装置１６及び第２基板ステージ２６ａ，２６ｂ間で基板を搬送し、第２搬送装置２４は、前記第１基板ステージ２３ａ，２３ｂ、前処理ユニット２１及びめっき処理ユニット２２間で基板を搬送し、第３搬送装置２７は、前記第１基板ステージ２３ａ，２３ｂ、薬液洗浄装置２５及び第２基板ステージ２６ａ，２６ｂ間で基板を搬送するようになっている。
更に、前記設備１０の内部には、前記第１基板ステージ２３ａの下方に位置して、調整運転用基板を収納する容器２８が内蔵され、第２搬送装置２４は、調整運転用基板を容器２８から取出し、調整運転終了後に再び容器２８に戻すようになっている。このように、調整運転用基板を収容する容器２８を設備１０の内部に内蔵することで、調整運転の際に調整運転用基板を外部から導入することに伴う汚染やスループットの低下を防止することができる。
なお、容器２８の配置位置は、いずれかの搬送装置で調整運転用基板の取出し及び収納が可能な位置であれば、設備１０内の何処でも良いが、第１基板ステージ２３ａの近傍に配置することで、調整運転用基板を使用した調整運転を前処理からめっき処理と始め、洗浄し乾燥させた後に容器２８内に収容することができる。
ここで、前記搬送装置１７として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、上側をドライハンド、下側をウェットハンドとしたものを使用し、搬送装置２４，２７として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、双方をウェットハンドとしたものを使用しているが、これに限定されないことは勿論である。
なお、この例においては、例えば希フッ化水素酸や過酸化水素水等の薬液で基板の表面を洗浄する薬液洗浄装置２５を備えた例を示しているが、めっき後の基板を薬液で洗浄する必要がない場合には、薬液洗浄装置２５を省略しても良い。この場合、第１搬送装置１７で、前記カセットステージ１５に載置されたカセット、洗浄・乾燥装置１６及び第１基板ステージ２３ａ，２３ｂ間の基板の搬送を行うことで、第３搬送装置２７及び第２基板ステージ２６ａ，２６ｂを省略することもできる。
次に、この例における基板の流れの概要を説明する。基板は表面（素子形成面、処理面）を上に向けてカセットに収納されてカセットステージ１５に載置される。そして、第１搬送装置１７が基板をカセットから取出し、第２基板ステージ２６ａ上に移動して、基板を第２基板ステージ２６ａ上に載置する。そして、第３搬送装置２７が第２基板ステージ２６ａ上にあった基板を第１基板ステージ２３ａに移す。次に、第２搬送装置２４が第１基板ステージ２３ａから基板を受け取って前処理ユニット２１に渡し、前処理ユニット２１での前処理終了後、基板の表面が下に向くように反転機２０で基板を反転させ、再び第２搬送装置２４に渡す。そして、第２搬送装置２４は基板をめっき処理ユニット２２のヘッド部に渡す。
めっき処理ユニット２２で基板のめっき処理及び液切りを行った後、基板を第２搬送装置２４に渡し、第２搬送装置２４は基板を第１基板ステージ２３ｂへ渡す。基板は、第１基板ステージ２３ｂの反転機２０によって、表面が上に向くように反転され、第３搬送装置２７によって薬液洗浄装置２５に移される。薬液洗浄装置２５において薬液洗浄、純水リンス、スピン液切りされた基板は、第３搬送装置２７により第２基板ステージ２６ｂへ運ばれる。次に、第１搬送装置１７が第２基板ステージ２６ｂから基板を受取り、洗浄・乾燥装置１６に基板を移送し、洗浄・乾燥装置１６で純水（脱イオン水を含む）によるリンスとスピン乾燥を行う。乾燥された基板は、第１搬送装置１７によりカセットステージ１５に載置された基板カセット内に収納される。
図３は、設備１０内の気流の流れを示す。清浄空間１３においては、配管３０より新鮮な外部空気が取込まれ、この外部空気は、ファンにより高性能フィルタ３１を通して清浄空間１３内に押込まれ、天井３２ａよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄・乾燥装置１６及び薬液洗浄装置２５の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床３２ｂから循環配管３３を通して天井３２ａ側に戻され、再び高性能フィルタ３１を通してファンにより清浄空間１３内に押込まれて清浄空間１３内を循環する。一部の気流は、洗浄・乾燥装置１６及び薬液洗浄装置２５内から配管３４により外部に排気される。これにより、清浄空間１３内は、大気圧より低い圧力に設定される。
前処理ユニット２１及びめっき処理ユニット２２が存在するめっき空間１２は、清浄空間ではない（汚染ゾーン）とはいいながらも、基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このため、配管３５から取込まれ高性能フィルタ３６を通して天井３７ａ側からファンによりめっき空間１２内に押込まれたダウンフローのクリーンエアを流すことにより、基板にパーティクルが付着することを防止している。しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、めっき空間１２内を清浄空間１３より低い圧力に保つ程度に配管３８より外部排気を行い、ダウンフローの大部分の気流を床３７ｂから延びる循環配管３９を通した循環気流でまかなうようにしている。
これにより、循環配管３９から天井３７ａ側に戻ったエアは、再びファンにより押込まれ高性能フィルタ３６を通ってめっき空間１２内にクリーンエアとして供給されて循環する。ここで、前処理ユニット２１、めっき処理ユニット２２、第２搬送装置２４及びめっき液調整タンク４０からの薬液ミストや気体を含むエアは、前記配管３８を通して外部に排出されて、めっき空間１２内は、清浄空間１３より低い圧力に設定される。
図４は、めっき処理ユニット２２の要部を示すもので、このめっき処理ユニット２２は、略円筒状で内部にめっき液４５を収容するめっき処理槽４６と、このめっき処理槽４６の上方に配置されて基板を保持するヘッド部４７とから主に構成されている。なお、図４は、ヘッド部４７で基板Ｗを保持して下降させためっき位置にある時の状態を示している。
前記めっき処理槽４６には、上方に開放し、例えば含リン銅からなるアノード４８を底部に配置しためっき室４９と、このめっき室４９内にめっき液４５を保有するめっき槽５０が備えられている。前記アノード４８は、めっき槽５０に着脱自在に、即ち把手５１を介して引抜き自在に装着されたアノード保持体５２に一体に保持され、外部の制御部にあるめっき用電源の陽極に接続されている。このめっき槽５０の表面とアノード保持体５２のフランジ部５２ａの裏面との間には、めっき液の外部への漏洩を防止するシール材２００が介装されている。このように、アノード４８をめっき槽５０に着脱自在に装着したアノード保持体５２に一体に保持することで、アノード保持体５２を介してアノード４８のめっき槽５０との着脱を容易に行って、このメンテナンスや交換等の便を図ることができる。
なお、アノード４８を、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成するのは、めっきの進行に伴ってアノード４８の表面にブラックフィルムと呼ばれる黒膜を形成するためであり、このブラックフィルムによりスライムの生成が抑制される。
前記めっき槽５０の内周壁には、めっき室４９の中心に向かって水平に突出するめっき液噴出ノズル５３が円周方向に沿って等間隔で配置され、このめっき液噴出ノズル５３は、めっき槽５０の内部を上下に延びるめっき液供給路５４に連通している。この例では、めっき槽５０の周壁内部に、図６に示すように、円周方向に沿って４個に分割された円弧状のめっき液溜め２０２が該めっき液溜め２０２の長さ方向に沿った中央部で前記各めっき液供給路５４に連通して設けられ、この各めっき液溜め２０２の両端に位置して各２個のめっき液噴出ノズル５３が備えられている。更に、この各めっき液溜め２０２には、下記の制御弁５６を介して同じ流量のめっき液が供給されるように構成され、これにより、めっき液がめっき室４９の内部にめっき液噴出ノズル５３からより均一に噴出されるようになっている。
このめっき液供給路５４とめっき液調整タンク４０（図３及び図２２参照）とはめっき液供給管５５で接続され、このめっき液供給管５５の途中に、二次側の圧力を一定にする制御弁５６が介装されている。
また、めっき槽５０には、めっき室４９内のめっき液４５を該めっき室４９の底部周縁から引抜く第１めっき液排出口５７と、めっき槽５０の上端部に設けた堰部材５８をオーバーフローしためっき液４５を排出する第２めっき液排出口５９が設けられている。この第１めっき液排出口５７は、めっき液排出管６０ａを介してリザーバ２２６（図２２参照）に接続され、このめっき液排出管６０ａの途中に流量調整器６１ａが介装されている。一方、第２めっき液排出口５９は、めっき液排出管６０ｂを介してリザーバ２２６に接続され、この途中に流量調整器６１ｂが介装されているが、この流量調節器６１ｂは省略することもできる（なお、図２２は、これを省略した例を示している）。そして、リザーバ２２６に入っためっき液は、リザーバ２２６からポンプ２２８によりめっき液調整タンク４０（図３参照）に入り、このめっき液調整タンク４０でめっき液の温度調整、各種成分の濃度計測と調整が行われた後、各めっき処理ユニットに個別に供給される（図２２参照）。
ここで、図６に示すように、第１めっき液排出口５７は、例えばφ１６〜２０ｍｍ程度の大きさの円形で、円周方向に沿って等ピッチで複数個（図示では１６個）設けられ、第２めっき液排出口５９は、例えば中心角が約２５゜の円弧状に延びる形状で、図示では３個設けられている。
これにより、めっき液噴出ノズル５３から噴出されためっき液４５は、第１めっき液排出口５７と第２めっき液排出口５９の双方または一方からリザーバ２２６（図２２参照）に排出されて、めっき室４９内の液量は常に一定に保たれるようになっている。
なお、図６に示すように、めっき室４９の底部付近の高さ方向に沿った所定位置には、水平方向に延びる横穴２０４が設けられ、側壁には、先端部（下端）が横穴２０４に達してめっき液４５の液面が該横穴２０４の形成位置より下がったことを検知する液面検知センサ２０６が設けられている。この液面検知センサ２０６は、例えば、先端部がテフロン（登録商標）よりなり、この先端部が空気中にある時にはテフロン（登録商標）と空気の屈折率の差が大きくなって、光が全反射して元の方向（受光部）に戻り、先端部が液中にある時にはテフロン（登録商標）と液体の屈折率の差が小さくなって、光が殆ど液中に放射されて元の方向（受光部）へ戻らなくなる特性を利用して液体の有無を検出するようにしたものである。これによって、めっき液４５が最低液面より上にあるか否かを常時監視して、めっき液４５がこれ以下となった時にめっき液排出管６０ａの途中の流量調整器６１ａを絞ること等で対処するようにしている。
更に、めっき室４９の内部に位置して、この周辺近傍には、めっき室４９内のめっき液４５の水平方向に沿って外方に向かう流れを堰き止める鉛直整流リング６２が、めっき槽５０に外周端を固着した水平整流リング６３の内周端に連結されて配置されている。
これにより、めっき液噴出ノズル５３からめっき室４９の中心部に向かって水平に噴出されためっき液は、めっき室４９の中央部でぶつかり、上下に分かれた流れとなる。そして、この上方への流れは、基板がない時には鉛直整流リング６２の内側でめっき液４５の液面の中央部を上方に押上げ、基板が降下して接液する場合に基板の中央部から接液し気泡を外部へ押し流す働きをする。一方、下方への流れはアノード４８の中央から外周への水平方向の流れへと変化し、アノード４８の表面に形成されたブラックフィルムの剥離微粒子を押し流して、アノード４８の外周から水平整流リング６３の下方を通過して第１めっき液排出口５７へ流れて、ブラックフィルムの剥離片が基板の処理面に接近付着することを低減できるようになっている。
ここで、電解めっきにあっては、めっき液中における電流密度がめっき膜の膜厚を支配し、膜厚を均一にするためには、めっき液中の電流密度分布をより均一にする必要がある。この例にあっては、下記のように、基板の周辺部に電気的接点があるので、この基板の周辺部に位置するめっき液の電流密度が高くなる傾向があるが、この近傍に鉛直方向に延びる鉛直整流リング６２を、該鉛直整流リング６２の下部に水平方向外方に延びる水平整流リング６３をそれぞれ配置して電流を遮断することで、電流の回り込みを少なくして、局部的な電流の集中を少なくすることができ、これによって、めっき液中の電流密度分布をより均一にして、基板の周縁部におけるめっき膜の膜厚が厚くなるのを防止することができる。
なお、この例では、鉛直整流リングと水平整流リングで電流を遮断して電流の回り込みを少なくするようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
一方、ヘッド部４７には、回転自在な中空円筒状のハウジング７０と、下面に基板Ｗを保持してハウジング７０と一体に回転する円板状の基板テーブル７１が備えられている。前記ハウジング７０の下端には、内方に突出する、例えばパッキン材からなり内周面の一部に基板Ｗの案内となるテーパ面を形成したリング状の基板保持部７２が設けられ、この基板保持部７２と基板押えである基板テーブル７１とで基板Ｗの周縁部を挟持して基板Ｗを保持するように構成されている。
図５は、ヘッド部４７の一部を拡大して示す拡大図で、図５に示すように、基板保持部７２には、内方に突出し、上面の先端が上方に尖塔状に突出するリング状の下部シール材７３が取付けられ、基板テーブル７１の下面の周縁部には、一部が尖塔状に基板テーブル７１の下面から下方に突出する上部シール材７４が取付けられている。これにより、基板Ｗを保持した時に、基板Ｗの下面と下部シール材７３が、基板Ｗの上面と上部シール材７４がそれぞれ圧接して、ここを確実にシールするようになっている。
また、基板保持部７２には、水平方向に外方に延び、更に外方に向けて上方に傾斜して延びる、この例では、直径３ｍｍの空気抜き穴７５が円周方向に沿って等間隔に８０個設けられている。この空気抜き穴７５は、図４に示すヘッド部４７がめっき位置にある時に、外周開口端の約半分がめっき室４９内のめっき液４５の液面から外部に露出する位置に設けられている。これにより、前述のように、めっき室４９内のめっき液４５の上方への流れが、基板Ｗと接液して基板Ｗの中央部から気泡を外部へ押し流す働きをした時に、この流れに乗った気泡は、空気抜き穴７５から順次外方に排出されて、基板Ｗとめっき液４５との間に気泡が残らないように構成されている。
ここに、前記空気抜き穴７５の傾斜角θは、例えば３０°に設定されている。空気の抜けを考慮した場合、空気抜き穴７５の直径は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下で、３ｍｍ程度が好ましく、また外方に向け、２０゜以上上方に傾斜させることが好ましく、３０°程度が特に好ましい。
なお、空気抜き穴７５の外周開口端がめっき時におけるめっき液の液面より完全に上方に位置するようにして、空気が入らないようにしたり、空気抜き穴を途中に２つに分岐させ、その一方が液面付近で開口し、他方が液面より完全に上方に位置して開口するようにしても良い。また、基板Ｗを保持した時の該基板Ｗの下面と、空気抜き穴７５の上端との間隔Ｓが１．５ｍｍ程度以下の時に、短時間で空気抜きを行えることが確かめられている。
なお、空気抜き穴７５としては、直線状としたり、外方に沿って途中から２方向に分岐した形状等、任意の形状に形成しても良いことは勿論である。
更に、前記ハウジング７０の基板保持部７２には、基板Ｗを保持した時に基板Ｗと通電する板ばね状のカソード電極用接点７６が配置され、前記基板テーブル７１の外方には、該基板テーブル７１が下降した時に前記カソード電極用接点７６に給電する給電接点（プローブ）７７が下方に向けて垂設されている。これにより、めっき液４５は、基板Ｗと基板保持部７２の下部シール材７３によりシールされるので、カソード電極用接点７６と給電接点７７がめっき液４５に触れることが防止される。
ここで、この例では、図７に示すように、円周方向に６つに分割されたカソード電極板２０８が備えられ、この各カソード電極板２０８に内方に延びる各１５個のカソード電極用接点７６が設けられている。そして、この各カソード電極板２０８に各給電接点７７から個別に給電されるようになっており、これによって、電圧分布をより均一とすることができる。
図８及び図９は、ヘッド部４７の全体を示す図で、このヘッド部４７は、固定フレーム８０に固着したレール８１に沿って、例えばボールねじを介して上下移動するスライダ８２に取付けられたベース８３を有し、このベース８３に前記ハウジング７０が回転自在に支承されている。一方、前記基板テーブル７１は、前記ハウジング７０の軸部の内部を同心状に貫通して延びるテーブル軸８４の下端に連結されている。このテーブル軸８４は、スプライン部８５を介して、回転不能、即ちハウジング７０とテーブル軸８４とが一体となって回転し、相対的に上下動するように構成されている。
前記ベース８３には、サーボモータ８６が取付けられ、このサーボモータ８６の駆動プーリ８７と前記ハウジング７０の軸部に固着された従動プーリ８８との間にタイミングベルト８９が掛け渡されている。これにより、サーボモータ８６の回転駆動に伴って、図１０に実線で示す部材、即ちハウジング７０、テーブル軸８４及び基板テーブル７１が基板Ｗを保持した状態で一体となって回転するようになっている。
前記ベース８３には、ブラケット９０が垂直に取付けられ、このブラケット９０にエアー駆動のアクチュエータ９１が取付けられている。一方、前記テーブル軸８４の上側にはコネクタ９５が連結され、このコネクタ９５と前記アクチュエータ９１とアクチュエータスライダ９３とは上下に相対運動をする。これにより、図１１に実線で示す部材（ただし、アクチュエータを除く）、即ちテーブル軸８４及び基板テーブル７１等が上下動するようになっている。
なお、高速回転によるロータリジョイント９４の消耗を予防するため、通電が不要な液切りのための高速回転時にはロータリジョイント９４をコネクタ９２から切り離すためにアクチュエータ９７とアクチュエータスライダ９８が備えられている。また、基板テーブル７１に設けられた給電接点７７は、テーブル軸８４の中を通り、ロータリジョイント９４を介してめっき用電源の陰極に接続されている。
ハウジング７０の円筒面の両側には、基板Ｗ及びロボットハンドをこの内部に挿入または取り出すための開口９６（図５、１８乃至図２０参照）が設けられている。
前記基板テーブル７１の外周部には、基板Ｗを基板テーブル７１の下面に保持するためのチャック機構１００が、この例では円周方向に３箇所に設けられている。このチャック機構１００は、ベルクランク状のフック１０１を有している。このフック１０１は、図１２及び図１３に示すように、ほぼ中央をピン１０２を介して回転自在に支承され、このピン１０２の上方の内方に延びるレバー部１０１ａと基板テーブル７１の上面との間に圧縮コイルばね１０３が介装されて、閉じる方向に付勢されている。これにより、通常は、このコイルばね１０３の付勢力で、フック１０１の下端に設けた爪１０４が基板Ｗの下方に入り込んで、基板Ｗを保持するようになっている。
一方、前記フック１０１のレバー部１０１ａの上方位置には、エアシリンダ１０５の作動に伴って上下動するプッシャ１０６が前記ベース８３に取付けられて配置されている。これによって、基板テーブル７１が上昇した時に、プッシャ１０６を下降させ、前記フック１０１を圧縮コイルばね１０３の付勢力に抗して開く方向に回転させることで、基板Ｗの保持を解くように構成されている。なお、ハウジング７０のプッシャ１０６に対向する位置には、このプッシャ１０６の上下動を阻害しないように開口１０７が設けられている。
ここで、フック１０１は基板テーブル７１が上部に位置している時に基板Ｗを基板テーブル７１の下面に保持するためのものであり、基板テーブル７１が下降して、基板テーブル７１の上部シール材７４とハウジング７０の下部シール材７３で基板を挟持して保持している時には、フック１０１が基板テーブル７１に当接することで基板Ｗより離れるため、基板Ｗの間に微小な隙間を生じ、基板Ｗはフック１０１によっては保持されないように調整されている。
図１４及び図１５は、前記前処理ユニット２１、第１基板ステージ２３ｂ及び第２基板ステージ２６ｂに備えられている反転機２０を示す。この反転機２０には、モータ（図示せず）の駆動に伴って回転するシールケース１１０と、このシールケース１１０の内部に収容されたリンク等の機構によって開閉する円弧状の一対のハンド１１１と、このハンド１１１に垂設されたスタッド１１２に回転自在に支承されて基板Ｗを把持するチャックコマ１１３とが備えられている。そして、前記チャックコマ１１３で形成される平面は、前記シールケース１１０の軸心と偏心量ｅだけオフセットした位置に位置するようになっている。
このように構成することで、基板Ｗを把持してハンド１１１を反転させた時に、基板Ｗを前記偏心量ｅの２倍の距離２ｅだけ上下方向に同時に移動させることができ、これによって、例えば前処理ユニット２１の飛散防止カバーに反転機２０の駆動部を貫通させるための開口を設ける際に、この開口を前処理ユニット２１の基板チャックの位置より上方に設けることができる。
次に、この例のめっき装置による一連のめっき処理を説明する。
基板は表面（素子形成面、処理面）を上に向けカセットに収納されて設備１０内のカセットステージ１５に載置される。すると、第１搬送装置１７がそのハンドをカセット内に挿入し、落し込みタイプのハンドにより基板の表面を保持して１枚の基板をカセットから取り出し、回転して第２基板ステージ２６ａ上に基板を載置する。次に、第３搬送装置２７が第２基板ステージ２６ａにある基板をその落し込みタイプのハンドにより下から保持して回転して、基板を第１基板ステージ２３ａ上に載置する。
第２搬送装置２４は、第１基板ステージ２３ａの近くまで自走し、この上の基板を落し込みタイプのハンドで下から保持して、前処理ユニット２１の方に回転し、前処理ユニット２１の飛散防止カバーに設けた基板出入れ用のスリットを通して、基板を前処理ユニット２１の基板チャックに渡す。
前処理ユニット２１の基板チャックは、フィンガを開いて基板をフィンガの間に位置させ、フィンガを閉じることによって基板を保持する。次に、反転機２０のハンド１１１の移動の邪魔にならない位置に待機していた前処理液ノズルを基板の中央付近の上部に回転移動させ、基板を保持した基板チャックを、中速（例えば、３００ｍｉｎ−１程度）で回転させながら、基板上部の前処理液ノズルから前処理液を流し、液が速やかに基板全面に広がった段階で回転速度を上昇させて、基板上の余分の前処理液を遠心力で液切りする。
基板の液切りが終了し、基板チャックを停止させた後、反転機２０のハンド１１１を下降させ、そのハンド１１１によって基板を掴み、前処理ユニット２１の基板チャックのフィンガを開いて基板を反転機２０に渡す。反転機２０は反転しても反転機２０のハンド１１１が基板チャックに当たらない位置まで上昇し、水平な反転軸を中心に１８０度回転させて基板の表面を下に向ける。反転機２０は基板を第２搬送装置２４に渡せる位置まで下降し、停止する。
なお、反転機２０のハンド１１１は、第３搬送装置２７から基板を受取る時、及び前処理後に基板チャックから基板を受取る時には、反転軸の下側にあるが、ハンド１１１を反転軸を中心に反転させて基板を第２搬送装置２４に渡す時には、反転軸の上側に位置している。
第２搬送装置２４は、落込みタイプのハンドを飛散防止カバーのスリットからその内部に挿入して、反転機２０のハンド１１１に保持された基板のすぐ下側の基板の外周エッジ部分のみがハンドに接するようにハンドを配置し、反転機２０のハンド１１１が基板を開放して、基板表面を下にして基板を保持する。第２搬送装置２４は、基板を前処理ユニット２１から取り出し、一つの所定のめっき処理ユニット２２の前まで自走する。
めっき処理ユニット２２のハウジング７０及び基板テーブル７１は、ベース８３の上昇によって基板着脱位置まで上昇し、基板テーブル７１はさらにアクチュエータ９１によってハウジング７０の上端まで持ち上げられており、エアシリンダ１０５を作動させてプッシャ１０６を押下げ、基板テーブル７１の外周の３箇所のフック１０１を開放させる。
第２搬送装置２４は、ハンドと基板をハウジング７０の開口９６からこの内部に挿入し、基板テーブル７１の直下近傍位置までハンドを持ち上げる。この状態でプッシャ１０６を上昇させて、フック１０１のレバー部１０１ａと基板テーブル７１の上面との間にある圧縮コイルばね１０３の付勢力でフック１０１を閉じ基板を保持する。基板がフック１０１によって保持された後、第２搬送装置２４のハンドを少し下降させて、ハウジング７０の開口９６から引き出す。
次に、アクチュエータ９１により基板テーブル７１を下降させて、基板をハウジング７０の基板保持部７２の内側のテーパ状の部分でセンタリングして、基板保持部７２の下部シール材７３上に載置し、更に基板を基板テーブル７１の外周付近の上部シール材７４に押付けてめっき液が電極接点側に入り込まないようにシールする。同時に、基板テーブル７１を下降させて、カソード電極用接点７６に給電接点７７を圧接させることで、確実な接触を得る。
ここで、フック１０１は、極小な隙間を持って基板をフック１０１上に載せる形で保持しており、基板テーブル７１がハウジング７０から上昇している場合には、上部シール材７４によりガタのない程度に保持されているが、基板テーブル７１が下降して下部シール材７３と上部シール材７４でシールした状態では、上部シール材７４が凹むことにより基板が安定して保持され、フック１０１は基板テーブル７１により停止されて基板Ｗから僅かに離れた状態にあって、基板を保持しないようになる。従って、基板は３箇所のフック１０１の影響を受けずに下部シール材７３と上部シール材７４により均等に保持される。
この状態で、めっき処理槽４６のめっき液噴出ノズル５３からめっき液を噴出すると、液面の中央部が盛り上がった形状になる。同時に、サーボモータ８６を回転させてハウジング７０と基板Ｗと基板テーブル７１を中速度（例えば、１５０ｍｉｎ−１）で回転させながら、ボールねじ等を介してベース８３を下降させる。この回転速度は、下記の空気抜き考慮すると、１００〜２５０ｍｉｎ−１程度が好ましい。すると、基板の中央がめっき液４５の液面に接触した後、盛り上がった液面との接触面積が次第に増加し、周囲まで液が充たされるようになる。基板の下面の周囲は、下部シール材７３が基板面から突き出しているため、エアが残りやすいが、ハウジング７０の回転により気泡を含んだめっき液を空気抜き穴７５から外部に押し流すことにより、基板下面の気泡を除去する。これにより、基板表面の気泡を完全に除去し、均一な処理を可能にする。基板にめっきを施す所定位置は、基板がめっき室４９内のめっき液４５に浸漬され、且つハウジング７０の開口９６からめっき液が浸入しない位置に設定されている。
基板が所定の位置まで下降した時、ハウジング７０を中速度で数秒間回転させて空気抜きを行った後、この回転速度を低速回転（例えば、１００ｍｉｎ−１）に低下させ、アノードを陽極、基板処理面を陰極としためっき電流を流して電解めっきを行う。この回転速度は、例えば０〜２２５ｍｉｎ−１の範囲である。めっき処理の間は、めっき液をめっき液噴出ノズル５３から所定の流量で継続して供給し、第１めっき液排出口５７及び第２めっき液排出口５９から排出させ、めっき液調整タンク４０を通して循環させる。めっき膜厚は電流密度と通電時間によって定まるので、希望する析出量に応じた通電時間（めっき時間）を設定する。
このめっき時間は、例えば１２０〜１５０秒であり、例えば１Ａ程度の電流で４０秒程度のめっき処理を行い、しかる後、例えば７．４Ａ程度の電流でめっき処理を行うことで、均一でむらのないめっき膜を得ることができる。
通電を終了した後、ベース８３を上昇させて、ハウジング７０、基板Ｗ及び基板テーブル７１をめっき室４９内のめっき液４５の液面より上の位置で、処理槽カバーの上端より下の位置にまで持ち上げ、高速（例えば、５００〜８００ｍｉｎ−１）で回転させてめっき液を遠心力により液切りする。液切りが終了した後、ハウジング７０の回転を所定の方向に向くように停止させ、ベース８３を上昇させて、ハウジング７０を基板の着脱位置まで上昇させる。ハウジング７０が基板着脱位置まで上昇した後、アクチュエータ９１によって基板テーブル７１を更に基板着脱位置まで上昇させる。
ここで、めっき液の供給量は、めっき液の液面を上昇させるめっき液上昇時にあっては、１０〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口５７から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。めっき中にあっては、８〜２０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、１０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口５７から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）、第２めっき液排出口５９から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。めっき後の液面下降時にあっては、１５〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口５７から２０〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。また、長時間処理中止時にあっては、２〜４ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、３ｌ／ｍｉｎ）程度のめっき液を供給し、その全量を第２めっき液排出口５９から流出させて、めっき液を循環させる。
次に、第２搬送装置２４のハンドをハウジング７０の開口９６からこの内部に挿入し、基板を受け取る位置まで上昇させる。そして、プッシャ１０６を下降させフック１０１のレバー部１０１ａを押してフック１０１を開放させ、フック１０１によって保持されていた基板をハンドの落し込みハンドに落し込む。この状態で、ハンドを若干下降させて、ハウジング７０の開口からハンドとそれに保持した基板を取り出す。基板はハンドによる取付けの時と同様に、基板の表面を下に向けて、基板のエッジ部のみがハンドに接触するように保持される。
第２搬送装置２４に保持された基板は、基板の表面に下に向けたまま第１基板ステージ２３ｂの反転機２０に渡される。反転機２０は２本のハンド１１１で基板外周を掴み、基板の表裏両面に超純水を供給してリンスを行う。そして、水平な反転軸の回りに基板を１８０度回転させてこの表面を上に向ける。次に、第３搬送装置２７が第１基板ステージ２３ｂの反転機２０に載置された基板をハンドで保持し、薬液洗浄装置２５に移送する。
薬液洗浄装置２５では、６本のフィンガで基板を保持し、その表面を上に向けて回転させ、基板の表面、エッジ、裏面をそれぞれケミカル洗浄液により洗浄する。薬液洗浄が終了すると、超純水によりリンスを行った後、フィンガに保持された基板を高速で回転させ、基板の液切りを行う。
液切りが終了すると、第３搬送装置２７のハンドによって基板を表面を上に向けて取り出し、第２基板ステージ２６ｂに載置する。第２基板ステージ２６ｂにおいて、更に超純水により基板をリンスする。
次に、第１搬送装置１７がハンドにより第２基板ステージ２６ｂに保持された基板を受け取り、洗浄・乾燥装置１６に基板を渡す。洗浄・乾燥装置１６は超純水（脱イオン水を含む）によって基板の表面、裏面を洗浄し、高速回転により液切り乾燥させる。そして、第１搬送装置１７のハンドにより基板を表面を上に向けて保持し、カセットステージ１５のカセットの所定の位置に基板を収納する。
図１６は、本発明の実施の形態のめっき処理ユニットの要部を示すもので、この実施の形態の前記めっき処理ユニットと異なる点は、めっき槽５０に該めっき槽５０の把手５１を介して引抜き自在に装着されアノード４８を一体に保持したアノード保持体５２の入口付近に、並列に配置した多数の溝２１０からなるラビリンスシール２１２を設け、この溝２１０の一つに、例えばＮ２等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入路２１４を接続し、更に全ての溝２１０の底部にめっき液戻り通路２１６を接続し、このめっき液戻り通路２１６の他端をオーバーフローしためっき液が溜まる大気に開放しためっき液溜め室２１８に接続した点にある。その他の構成は、前記めっき処理ユニットと同様である。
このように、めっき槽５０のアノード保持体５２の入口付近に複数の溝２１０からなるラビリンスシール２１２を設けることで、シール材２００を強大な力で締付けることなく、めっき槽５０とアノード保持体５２との間の隙間をラビリンスシール２１２で確実にシールして、めっき液が外部に漏出することを防止することができる。また、溝２１０の一つに不活性ガス導入路２１４を、全ての溝２１０の底部にめっき液戻り通路２１６をそれぞれ接続し、不活性ガス導入路２１４から溝２１０に溜まっためっき液を流出させるのに必要な圧力のＮ２等の不活性ガスを導入することで、溝２１０の溜まっためっき液を外部に排出して、ラビリンスシール２１２の効果が溝２１０に溜まっためっき液で損なわれてしまうことを防止することができる。
なお、この例では、めっき槽５０側に複数の溝２１０からなるラビリンスシール２１２を設けた例を示しているが、アノード保持体５２側、或いは双方にラビリンスシールを設けるようにしても良い。
図１７は、更に他のめっき処理ユニットの概要を示すもので、このめっき処理ユニットは、前記めっき処理ユニットがハウジング７０を上下させて基板の受渡しを行っているのに対し、ハウジング７０の上下運動を行うことなく、めっき処理槽内のめっき液の液面を上下させて基板の受渡しを行うようにしたものである。
また、このめっき処理ユニットを備えた場合、図２に示す自走タイプで回転自在な第２搬送装置２４として、基板を吸着保持する１本の吸着ハンドを持ち、この吸着ハンドを吸着面を上向き及び下向きに変更するように回転可能なものが使用される。
以下、この例のめっき処理ユニットを、前記めっき処理ユニットと同一或いは相当部材には同一符号を付しその説明の一部を省略して説明する。
めっき処理ユニット２２は、めっき処理槽４６とヘッド部４７を備えている。このめっき処理槽４６のめっき槽５０には、アノード４８の周囲に位置してめっき槽５０の底面で開口する第１めっき液排出口（図示せず）と、めっき槽５０の堰部材５８をオーバーフローしためっき液４５を排出する第２めっき液排出口５９の他に、めっき槽５０の周壁部の高さ方向の途中に設けた段差部５０ａで開口する第３めっき液排出口１２０が設けられ、この第３めっき液排出口１２０からリザーバ２２６（図２２参照）に延びるめっき液排出管１２１にシャットオフバルブ１２２が介装されている。
これにより、めっき槽５０の堰部材５８の上端面で形成される平面がめっき時液面Ａを、段差部５０ａで形成される平面が基板受渡し液面Ｂをそれぞれ形成する。即ち、めっき処理時にはシャットオフバルブ１２２を閉鎖し、めっき液噴出ノズル５３からめっき液を噴射することで、めっき室４９内のめっき液４５の液面を上昇させ、めっき槽５０の堰部材５８の上端部からオーバーフローさせて液面をめっき時液面Ａに安定させる。めっき処理終了後にはシャットオフバルブ１２２を開き、めっき室４９内のめっき液４５を第３めっき液排出口１２０から排出して、液面を基板受渡し液面Ｂとするようになっている。
このように、めっき処理時以外もアノード４８をめっき液４５に浸すことで、アノード４８の表面に生成されたブラックフィルムが乾燥し酸化することを防止して、安定しためっき処理を行うことができる。
また、ヘッド部４７のハウジング７０は、この下端の基板保持部７２で基板Ｗを載置保持した時に、この基板Ｗが前記めっき時液面Ａと基板受渡し液面Ｂとの間に位置するように上下方向に移動不能に固定されて回転自在に配置されている。また、基板テーブル７１には、基板を保持する機能は何ら備えられておらず、ハウジング７０の基板保持部７２上に基板Ｗを載置した後に下降して、基板Ｗの周縁部を基板保持部７２と基板テーブル７１の周縁部下面で挟持して基板Ｗを保持するようになっている。
次に、この例のめっき処理ユニットを備えためっき装置によるめっき処理について説明する。この例にあっては、第２搬送装置２４による基板の受渡しと、めっき処理ユニット２２による処理のみが前記の例とは異なり、他はほぼ同じであるので、この異なる点のみを説明する。
先ず、第１基板ステージ２３ａに表面を上に向けて載置された基板を前処理ユニット２１に渡す時には、第２搬送装置２４の吸着ハンドを吸着面を上に向けた状態で基板の下側から裏面を吸着して基板を保持し、前処理ユニット２１の方向に回転して、前処理ユニット２１の飛散防止カバーのスリットから基板及び吸着ハンドをこの内部に挿入して、前処理ユニット２１の反転機２０の開いている２本のハンド１１１の間に基板を位置させる。
また、前処理ユニット２１から基板を受取るときには、第２搬送装置２４の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、前処理ユニット２１の飛散防止カバーのスリットからこの内部に挿入し、前処理ユニット２１の反転機２０のハンド１１１に保持された基板のすぐ上側に吸着ハンドを配置して基板の裏面を真空吸着させ、反転機２０のハンド１１１を開放し、これによって、第２搬送装置２４の吸着ハンドで基板の表面を下にして基板を保持する。
めっき処理ユニット２２に基板を受渡す時には、第２搬送装置２４の吸着ハンドと該吸着ハンドで表面を下に向けて吸着保持した基板Ｗを、ハウジング７０の開口９６からこの内部に挿入し、吸着ハンドを下方に移動させた後、真空吸着を解除して、基板Ｗをハウジング７０の基板保持部７２上に載置し、しかる後、吸着ハンドを上昇させてハウジング７０から引き抜く。次に、基板テーブル７１を下降させて、基板Ｗの周縁部を基板保持部７２と基板テーブル７１の周縁部下面で挟持して基板Ｗを保持する。
そして、第３めっき液排出口１２０に接続しためっき液排出管１２１をシャットオフバルブ１２２で閉じた状態で、めっき液噴出ノズル５３からめっき液を噴出させ、同時にハウジング７０とそれに保持された基板Ｗを中速で回転させ、めっき液が所定の量まで充たされ、更に数秒経過した時に、ハウジング７０の回転速度を低速回転（例えば、１００ｍｉｎ−１）に低下させ、アノード４８を陽極、基板処理面を陰極としてめっき電流を流して電解めっきを行う。
通電を終了した後、シャットオフバルブ１２２を開いて、第３めっき液排出口１２０からめっき槽５０の段差部５０ａより上にあるめっき液４５をリザーバに排出する。これにより、ハウジング７０及びそれに保持された基板はめっき液面上に露出される。このハウジング７０とそれに保持された基板Ｗが液面より上にある位置で、高速（例えば、５００〜８００ｍｉｎ−１）で回転させてめっき液を遠心力により液切りする。液切りが終了した後、ハウジング７０の回転をハウジング７０が所定の方向に向くように停止させる。
ハウジング７０が完全に停止した後、基板テーブル７１を基板着脱位置まで上昇させる。次に、第２搬送装置２４の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、ハウジング７０の開口９６からこの内部に挿入し、吸着ハンドが基板を吸着できる位置にまで吸着ハンドを下降させる。そして、基板を吸着ハンドにより真空吸着し、吸着ハンドをハウジング７０の開口９６の上部の位置にまで移動させて、ハウジング７０の開口９６から吸着ハンドとそれに保持した基板を取り出す。
この例によれば、ヘッド部４７の機構的な簡素化及びコンパクト化を図り、かつめっき処理槽４６内のめっき液の液面がめっき時液面Ａにある時にめっき処置を、基板受渡し時液面Ｂにある時に基板の水切りと受渡しを行い、しかもアノード４８の表面に生成されたブラックフィルムの乾燥や酸化を防止することができる。また、基板にめっきを施す際の基板の位置と、基板に付着した余分のめっき液を回転・液切りする際の基板の位置が同じ位置なので、ミスト飛散防止対策を施す位置を低くすることができる。
また、この例にあっては、液面が基板受渡し液面Ｂの時に、基板Ｗをハウジング７０内に挿入して保持した後、液面をめっき時液面Ａまで上昇させるとともに、ハウジング７０を一定量上昇させ、液面がめっき時液面Ａに達した後に、ハウジング７０を中程度（例えば１５０ｍｉｎ−１）で回転させつつ下降させて中央で盛り上がっためっき液面に基板Ｗを接触させることもできる。これにより、基板表面の気泡をより確実に除去することができる。
図１８は、更に他のめっき処理ユニットを示すもので、この例の図１７に示すめっき処理ユニットと異なる点は、図１７に示すめっき処理ユニットにおける基板押えである基板テーブル７１の代わりに、押えリング１３０を使用し、更にこの押えリング１３０を上下動させるシリンダ等の駆動部１３１を、ハウジング７０の内部に収納した点である。その他の構成は、図１７に示すめっき処理ユニットとほぼ同様である。
この例によれば、駆動部１３１を作動させて押えリング１３０を下降させることで、基板の周縁部をハウジング７０の基板保持部７２と押えリング１３０の下面で挟持して基板Ｗを保持し、押えリング１３０を上昇させることで、この保持を解くことができる。
図１９は、更に他のめっき処理ユニットを示すもので、この例の図１７に示すめっき処理ユニットと異なる点は、図１７に示すめっき処理ユニットにおける基板押えである基板テーブル７１の代わりに、揺動自在な揺動リンク１４２を有するクランプ機構１４１を使用し、このクランプ機構１４１をハウジング７０の下方内部に収納した点である。その他の構成は、図１７に示すめっき処理ユニットとほぼ同様である。
この例によれば、クランプ機構１４１を介して揺動リンク１４２をこれが水平方向に位置するように内方に揺動させることで、基板の周縁部をハウジング７０の基板保持部７２と揺動リンク１４２で挟持して基板Ｗを保持し、揺動リンク１４２をこれが鉛直方向に位置するように外方に揺動させることで、この保持を解き、しかも基板Ｗの脱出の際に揺動リンク１４２が邪魔になることを防止することができる。
図２０は、更に他のめっき処理ユニットを示すもので、この例の図１７に示すめっき処理ユニットと異なる点は、図１７に示すめっき処理ユニットにおける基板押えである基板テーブル７１の代わりに、空気圧で弾性変形する膨縮部材１５０を使用し、この膨縮部材１５０をハウジング７０の下方内部に収納した点である。その他の構成は、図１７に示すめっき処理ユニットとほぼ同様である。
この例によれば、膨縮部材１５０を空気圧で膨らませることで、基板の周縁部をハウジング７０の基板保持部７２と膨縮部材１５０で挟持して基板Ｗを保持し、膨縮部材１５０内の空気を抜くことで、この保持を解き、しかも基板Ｗの脱出の際に膨縮部材１５０が邪魔になることを防止することができる。
図２１は、更に他のめっき処理ユニットの全体構成を示し、図２２は、このめっき処理ユニットを複数備えためっき装置のめっき液のフロー図を示す。これを前記めっき処理ユニットと同一或いは相当部材に同一符号を付しその説明の一部を省略して説明する。
図２１に示すように、このめっき処理ユニットは、略円筒状で内部にめっき液４５を収容するめっき処理槽４６と、このめっき処理槽４６の上方に配置されて基板Ｗを保持するヘッド部４７とから主に構成されている。なお、図２１は、ヘッド部４７で基板Ｗを保持してめっき液４５の液面を上昇させためっき位置にある時の状態を示している。
前記めっき処理槽４６には、上方に開放し、アノード４８を底部に配置しためっき室４９と、このめっき室４９内にめっき液４５を保有するめっき槽５０が備えられている。前記めっき槽５０の内周壁には、めっき室４９の中心に向かって水平に突出するめっき液噴出ノズル５３が円周方向に沿って等間隔で配置され、このめっき液噴出ノズル５３は、めっき槽５０の内部を上下に延びるめっき液供給路５４（図４参照）に連通している。
このめっき液供給路５４は、図２２に示すように、めっき液供給管５５を介してめっき液調整タンク４０（図３参照）に接続され、このめっき液供給管５５の途中に、二次側の圧力を一定にする制御弁５６が介装されている。
更に、この例では、めっき室４９内のアノード４８の上方位置に、例えば３ｍｍ程度の多数の穴を設けたパンチプレート２２０が配置され、これによって、アノード４８の表面に形成されたブラックフィルムがめっき液４５によって巻き上げられ、流れ出すことを防止するようになっている。
また、めっき槽５０には、めっき室４９内のめっき液４５を該めっき室４９の底部周縁から引抜く第１めっき液排出口５７と、めっき槽５０の上端部に設けた堰部材５８をオーバーフローしためっき液４５を排出する第２めっき液排出口５９と、この堰部材５８をオーバーフローする前のめっき液を排出する第３めっき液排出口１２０が設けられている。第２めっき液排出口５９と第３めっき液排出口１２０を流れるめっき液は、めっき槽の下端部で一緒になって排出される。第３めっき液排出口１２０を設ける代わりに、堰部材５８の下部に、図２７に示すように、所定間隔毎に所定幅の開口２２２を設け、この開口２２２を通過させためっき液を第２めっき液排出口５９に排出するようにしてもよい。
これによって、めっき処理時にあって、供給めっき量が大きい時には、めっき液を第３めっき液排出口１２０から外部に排出するか、または、開口２２２を通過させて第２めっき液排出口５９から外部に排出し、同時に、図２７（ａ）に示すように、堰部材５８をオーバーフローさせ、第２めっき液排出口５９からも外部に排出する。また、めっき処理時にあって、供給めっき量が小さい時には、めっき液を第３めっき液排出口１２０から外部に排出するか、または、第３めっき液排出口１２０を設ける代わりに、図２７（ｂ）に示すように、開口２２２を通過させて第２めっき液排出口５９から外部に排出し、これによって、めっき量の大小に容易に対処できるようになっている。
更に、図２７（ｄ）に示すように、めっき液噴出ノズル５３の上方に位置して、めっき室４９と第２めっき液排出口５９とを連通する液面制御用の貫通孔２２４が円周方向に沿った所定のピッチで設けられ、これによって、非めっき時にめっき液を貫通孔２２４を通過させ第２めっき液排出口５９から外部に排出することで、めっき液の液面を制御するようになっている。なお、この貫通孔２２４は、めっき処理時にオリフィスの如き役割を果たして、ここから流れ出すめっき液の量が制限される。
図２２に示すように、第１めっき液排出口５７は、めっき液排出管６０ａを介してリザーバ２２６に接続され、このめっき液排出管６０ａの途中に流量調整器６１ａが介装されている。第２めっき液排出口５９と第３めっき液排出口１２０は、めっき槽５０の内部で合流した後、めっき液排出管６０ｂを介して直接リザーバ２２６に接続されている。
このリザーバ２２６には、他の全てのめっき処理ユニットからめっき液が流入するようになっており、このリザーバ２２６に入っためっき液は、リザーバ２２６からポンプ２２８によりめっき液調整タンク４０（図３参照）に入る。このめっき液調整タンク４０には、温度コントローラ２３０や、サンプル液を取り出して分析するめっき液分析ユニット２３２が付設されており、単一のポンプ２３４の駆動に伴って、めっき液調整タンク４０からフィルタ２３６を通してめっき液が各めっき処理ユニットのめっき液噴出ノズル５３に供給されるようになっており、このめっき液調整タンク４０から各めっき処理ユニットに延びるめっき液供給管５５の途中に、二次側の圧力を一定にして、一つのめっき処理ユニットが止まっても他のめっき処理ユニットのめっき液供給圧を一定する制御弁５６が備えられている。
このように、複数のめっき処理ユニットに単一のめっき処理設備のめっき液調整タンク４０で調整しためっき液を単一のポンプ２３４で個別に供給することで、めっき処理設備のめっき液調整タンク４０として、容積の大きなものを使用してめっき液を調整し、これによって、各めっき処理ユニットに制御弁５６を介して個別に流量を制御しつつ供給するめっき液の変動を小さく抑えることができる。
また、めっき室４９の内部の周辺近傍に位置して、該めっき室４９内のめっき液４５の上下に分かれた上方の流れでめっき液面の中央部を上方に押上げ、下方の流れをスムーズにするとともに、電流密度の分布をより均一になるようにした鉛直整流リング６２と水平整流リング６３が該水平整流リング６３の外周端をめっき槽５０に固着して配置されている。
一方、ヘッド部４７には、回転自在な下方に開口した有底円筒状で周壁に開口９６を有するハウジング７０と、下端に押圧リング２４０を取付けた上下動自在な押圧ロッド２４２が備えられている。ハウジング７０の下端には、図２６に示すように、内方に突出するリング状の基板保持部７２が設けられ、この基板保持部７２に、内方に突出し、上面の先端が上方に尖塔状に突出するリング状のシール材２４４が取付けられている。更に、このシール材２４４の上方にカソード電極用接点７６が配置されている。また、基板保持部７２には、水平方向に外方に延び、更に外方に向けて上方に傾斜して延びる空気抜き穴７５が円周方向に沿って等間隔に設けられている。これらのカソード電極用接点７６や空気抜き穴７５は、前記と同様である。
これによって、図２３に示すように、めっき液の液面を下げた状態で、図２５及び図２６に示すように、基板ＷをロボットハンドＨ等で保持してハウジング７０の内部に入れて基板保持部７２のシール材２４４の上面に載置し、ロボットハンドＨをハウジング７０から引き抜いた後、押圧リング２４０を下降させることで、基板Ｗの周縁部をシール材２４４と押圧リング２４０の下面で挟持して基板Ｗを保持し、しかも基板Ｗを保持した時に基板Ｗの下面とシール材２４４が圧接して、ここを確実にシールし、同時に、基板Ｗとカソード電極用接点７６とが通電するようになっている。
図２１に戻って、ハウジング７０は、モータ２４６の出力軸２４８に連結されて、モータ２４６の駆動によって回転するように構成されている。また、押圧ロッド２４２は、モータ２４６を囲繞する支持体２５０に固着したガイド付きシリンダ２５２の作動によって上下動するスライダ２５４の下端にベアリング２５６を介して回転自在に支承したリング状の支持枠２５８の円周方向に沿った所定位置に垂設され、これによって、シリンダ２５２の作動によって上下動し、しかも基板Ｗを保持した時にハウジング７０と一体に回転するようになっている。
支持体２５０は、モータ２６０の駆動に伴って回転するボールねじ２６１と螺合して上下動するスライドベース２６２に取付けられ、更に上部ハウジング２６４で囲繞されて、モータ２６０の駆動に伴って、上部ハウジング２６４と共に上下動するようになっている。また、めっき槽５０の上面には、めっき処理時にハウジング７０の周囲を囲繞する下部ハウジング２５７が取付けられている。
これによって、図２４に示すように、支持体２５０と上部ハウジング２６４とを上昇させた状態で、メンテナンスを行うことができるようになっている。また、堰部材５８の内周面にはめっき液の結晶が付着し易いが、このように、支持体２５０と上部ハウジング２６４とを上昇させた状態で多量のめっき液を流して堰部材５８をオーバーフローさせることで、堰部材５８の内周面へのめっき液の結晶の付着を防止することができる。また、めっき槽５０には、めっき処理時にオーバーフローするめっき液の上方を覆うめっき液飛散防止カバー５０ｂが一体に設けられているが、このめっき液飛散防止カバー５０ｂの下面に、例えばＨＩＲＥＣ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）等の超撥水材をコーティングすることで、ここにめっき液の結晶が付着することを防止することができる。
ハウジング７０の基板保持部７２の上方に位置して、基板Ｗの芯出しを行う基板芯出し機構２７０が、この例では円周方向に沿った４カ所に設けられている（図３０参照）。
図２８は、この基板芯出し機構２７０の詳細を示すもので、これは、ハウジング７０に固定した門形のブラケット２７２と、このブラケット２７２内に配置した位置決めブロック２７４とを有し、この位置決めブロック２７４は、その上部において、ブラケット２７２に水平方向に固定した枢軸２７６を介して揺動自在に支承され、更にハウジング７０と位置決めブロック２７４との間に圧縮コイルばね２７８が介装されている。これによって、位置決めブロック２７４は、圧縮コイルばね２７８を介して枢軸２７６を中心に下部が内方に突出するように付勢され、その上面２７４ａがストッパとしての役割を果たしブラケット２７２の上部下面２７２ａに当接することで、位置決めブロック２７４の動きが規制されるようになっている。更に、位置決めブロック２７４の内面は、上方に向けて外方に拡がるテーパ面２７４ｂとなっている。
これによって、例えば搬送ロボット等のハンドで基板を保持しハウジング７０内に搬送して基板保持部７２の上に載置した際、基板の中心が基板保持部７２の中心からずれていると圧縮コイルばね２７８の弾性力に抗して位置決めブロック２７４が外方に回動し、搬送ロボット等のハンドによる把持を解くと、圧縮コイルばね２７８の弾性力で位置決めブロック２７４が元の位置に復帰することで、基板の芯出しを行うことができるようになっている。
図２９は、カソード電極用接点７６のカソード電極板２０８（図７参照）に給電する給電接点（プローブ）７７を示すもので、この給電接点７７は、プランジャで構成されているとともに、カソード電極板２０８に達する円筒状の保護体２８０で包囲されて、めっき液から保護されている。
ここで、めっき処理を行うと、シール材２４４の内周面の上方に突出した尖塔状部の先端が基板のめっき面に圧接し、この内部にめっき液が満たされるため、この尖塔状部の先端にめっき液が残り、このめっき液が乾燥してパーティクルの発生源となる。このため、この例では、シール材２４４の尖塔状部の先端に残っためっき液を吸引除去するためのめっき液吸引機構３００が備えられている。
図３０及び図３１は、このめっき液吸引機構３００を示すもので、これは、シール材２４４の内周面の尖塔状部に沿って、例えば中心角が約１００゜の円弧状に延びるめっき液吸引ノズル３０２を有している。このめっき液吸引ノズル３０２は、内部にめっき液通路３０４ａを有し鉛直方向から直角に屈曲して水平方向に延びるめっき液吸引管３０４の下端にブロック３０６を介して連結され、このめっき液吸引管３０４の他端は、バキューム３１０から延びるフレキシブル管３１２に接続されている。
そして、めっき液吸引管３０４は、水平移動用シリンダ３１４の作動に伴って水平に移動する水平スライダ３１６に連結され、更にこの水平移動用シリンダ３１４は、上下移動用シリンダ３１８の作動に伴って上下に移動する上下スライダ３２０に鈎状のブラケット３２２を介して連結されている。更に上下移動用シリンダ３１８は、前記支持体２５０に取付けられ、これによって、めっき液吸引ノズル３０２は上下及び水平方向に移動するようになっている。
このめっき液吸引機構３００によってシール材２４４の尖塔状部の先端に残っためっき液を吸引除去する時には、先ず水平移動用シリンダ３１４を作動させて、めっき液吸引ノズル３０２をハウジング７０の方向に前進させ、このハウジング７０の開口９６からハウジング７０の内部に入れ、しかる後、上下移動用シリンダ３１８を作動させて、めっき液吸引ノズル３０２を下降させる。これによって、めっき液吸引ノズル３０２をシール材２４４の尖塔状部の先端に近接させて対峙させる。この状態で、ハウジング７０を左右にゆっくりと回転させながらバキューム３１０による吸引を行って、シール材２４４の尖塔状部の先端の半分に亘るめっき液の吸引を行う。しかる後、前記と逆の動作でめっき液吸引ノズル３０２をハウジング７０から引き抜き、ハウジング７０を水平方向に１８０゜回転させた後、前記と同様にして、めっき液吸引ノズル３０２をシール材２４４の尖塔状部の先端に近接させて、シール材２４４の尖塔状部の先端のあと半分に亘るめっき液の吸引を行う。
これにより、シール材２４４の尖塔状部の先端に残っためっき液を短時間で効率的に吸引除去して、このめっき液がパーティクルの発生源となってしまうことを防止することができる。
この例のめっき処理ユニットにあっては、前記図１７に示すめっき処理ユニットと同様に、図２３に示すめっき液の液面が低い基板受渡し位置にある時に、基板をハウジング７０内に挿入して保持し、この状態で、めっき液の液面を上昇させて基板にめっき処理を施し、しかる後、めっき液の液面を下げてめっき処理後の基板をハウジング７０から抜き出す。この基板を抜き出した後に、必要に応じて、めっき液吸引機構３００でシール材２４４の尖塔状部の先端に残っためっき液を吸引除去する。また、支持体２５０と上部ハウジング２６４とを上昇させた状態で、メンテナンスを行い、この状態で、必要に応じて、多量のめっき液を流して堰部材５８をオーバーフローさせることで、堰部材５８の内周面へのめっき液の結晶の付着を防止する。
また、この例にあっては、液面が基板受渡し液面Ｂの時に、基板Ｗをハウジング７０内に挿入して保持した後、液面をめっき時液面Ａまで上昇させるとともに、ハウジング７０を一定量上昇させ、液面がめっき時液面Ａに達した後に、ハウジング７０を中程度（例えば１５０ｍｉｎ−１）で回転させつつ下降させて中央で盛り上がっためっき液面に基板Ｗを接触させることもでき、これによって、基板表面の気泡をより確実に除去することができる。
なお、上記各例では、前処理ユニットとして、プレディップ方式を採用し、バリア層とシード層が順次設けられた基板の被めっき面にめっき付着性を向上させるため、めっき液の一成分である前処理液（プレディップ液）を均一に塗布するようにしたものを使用した例を示しているが、バリア層とシード層が順次設けられた基板の被めっき面にプリプレーティング（前めっき）を施すことで、不完全なシード層を補強するようにしたプリプレーティング方式を採用したものを使用しても良い。
このプリプレーティング方式を採用したプリプレーティングユニットは、例えばめっきユニットとほぼ同様な構造を有し、めっき液として、弱アルカリのピロリン酸銅の高分極液を、アノードとして純銅（無酸素銅）をそれぞれ使用したものである。図２に示すプレディップ方式を採用した前処理ユニット２１の代わりに、このような構成のプリプレーティングユニットを配し、プリプレーティングを行って不完全なシード層を補強し、しかる後、めっき処理に移行することができる。また、前処理ユニットとプレプレーティングユニットをともにこのめっき装置内に設けることもできる。
プリプレーティングユニットで用いるめっき液がアルカリ性であり、めっきユニットで用いるめっき液が酸性であるため、プリプレーティングユニットで基板に付着したアルカリ性めっき液をめっきユニットに持ち込まない対策が必要である。この対策として、めっき空間１２（図２参照）内に洗浄装置を設け、プリプレーティングユニットでプリプレーティング処理された基板を該洗浄装置で水洗浄した後、めっきユニットに搬送してめっき処理することができる。図２の配置図において、例えば、めっき処理ユニット２２または前処理ユニット２１の少なくとも１つをプリプレーティングユニットに置き換え、前処理ユニット２１の少なくとも１つを上記の洗浄装置に置き換えることができる。
めっき装置によってめっきを行う工程の一例を示す断面図である。 めっき処理ユニットを備えためっき装置を示す平面配置図である。 図２に示すめっき装置内の気流の流れを示す説明図である。 めっき処理ユニットの要部を示す要部拡大断面図である。 図４の一部を拡大して示す拡大図である。 めっき処理槽の平面図である。 カソード電極用接点の配置状態を示す平面図である。 めっき処理ユニットのヘッド部の平面図である。 図８の正面図である。 めっき処理ユニットのヘッド部の回転動作の説明に付する図である。 めっき処理ユニットのヘッド部の昇降動作の説明に付する図である。 めっき処理ユニットのヘッド部のチャック部の着脱動作の説明に付する図である。 図１２の一部を拡大して示す一部拡大断面図である。 反転機の平面図である。 図１４の正面図である。 本発明の実施の形態のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットのめっき処理時における全体を示す断面図である。 図２１に示すめっき処理ユニットを複数個備えためっき装置におけるめっき液の流れの状態を示すめっき液フロー図である。 非めっき時（基板受渡し時）における全体を示す断面図である。 メンテナンス時における全体を示す断面図である。 基板の受渡し時におけるハウジング、押圧リング及び基板の関係の説明に付する断面図である。 図２５の一部拡大図である。 めっき処理時及び非めっき時におけるめっき液の流れの説明に付する図である。 芯出し機構の拡大断面図である。 給電接点（プローブ）を示す断面図である。 めっき液吸引機構の平面図である。 同じく、正面図である。
符号の説明
１０ 設備
１１ 仕切壁
１２ めっき空間
１３ 清浄空間
１５ カセットステージ
１６ 洗浄・乾燥装置
１７，２４，２７ 搬送装置
２０ 反転機
２１ 前処理ユニット
２２ めっき処理ユニット
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 基板ステージ
２５ 薬液洗浄装置
２８ 容器
３１，３６ フィルタ
３３，３９ 循環配管
４０ めっき液調整タンク
４５ めっき液
４６ めっき処理槽
４７ ヘッド部
４８ アノード
４９ めっき室
５０ めっき槽
５０ａ 段差部
５０ｂ めっき液飛散防止カバー
５１ 把手
５２ アノード保持体
５２ａ フランジ部
５３ めっき液噴出ノズル
５４ めっき液供給路
５５ めっき液供給管
５６ 制御弁
５７，５９，１２０ めっき液排出口
５８ 堰部材
６０ａ，６０ｂ，１２１ めっき液排出管
６１ａ，６１ｂ 流量調整器
６２ 鉛直整流リング
６３ 水平整流リング
７０ ハウジング
７１ 基板テーブル
７２ 基板保持部
７３ 下部シール材
７４ 上部シール材
７５ 空気抜き穴
７６ カソード電極用接点
７７ 給電接点
８０ 固定フレーム
８１ レール
８２ スライダ
８３ ベース
８４ テーブル軸
８５ スプライン部
８６ サーボモータ
８７ 駆動プーリ
８８ 従動プーリ
８９ タイミングベルト
９０ ブラケット
９１ アクチュエータ
９２ コネクタ
９３ アクチュエータスライダ
９４ ロータリジョイント
９６ 開口
９７ アクチュエータ
９８ アクチュエータスライダ
１００ チャック機構
１０１ フック
１０１ａ レバー部
１０２ ピン
１０４ 爪
１０５ エアシリンダ
１０６ プッシャ
１０７ 開口
１１０ シールケース
１１１ ハンド
１１２ スタッド
１１３ チャックコマ
１２２ シャットオフバルブ
１２８ 貫通孔
１３０ リング
１３１ 駆動部
１４１ クランプ機構
１４２ 揺動リンク
１５０ 膨縮部材
２００ シール材
２０２ めっき液溜め
２０４ 横穴
２０６ 液面検知センサ
２０８ カソード電極板
２１０ 溝
２１２ ラビリンスシール
２１４ 不活性ガス導入路
２１６ めっき液戻り通路
２１８ めっき液留め室
２２０ パンチプレート
２２２ 開口
２２４ 貫通孔
２２６ リザーバ
２２８，２３４ ポンプ
２３０ 温度コントローラ
２３２ めっき液分析ユニット
２３６ フィルタ
２４０ 押圧リング
２４２ 押圧ロッド
２４４ シール材
２４６，２６０ モータ
２４８ 出力軸
２５０ 支持体
２５２ シリンダ
２５４ スライダ
２５６ ベアリング
２５８ 支持枠
２６２ スライドベース
２６４ 上部ハウジング
２６６ 下部ハウジング
２７０ 芯出し機構
２７２ ブラケット
２７４ 位置決めブロック
２７４ａ 上面（ストッパ）
２７４ｂ テーパ面
２７６ 枢軸
２８０ 保護体
３００ めっき液吸引機構
３０２ めっき液吸引ノズル
３０４ めっき液吸引管
３０６ ブロック
３１０ バキューム
３１２ フレキシブル管
３１４ 水平移動用シリンダ
３１６ 水平スライダ
３１８ 上下移動用シリンダ
３２０ 上下スライダ
３２２ ブラケット

Claims (3)

  1. 被めっき面を下向きにして基板を保持する基板保持部と、
    めっき液を保持するめっき室を有するめっき槽と、
    前記めっき室内に保持されためっき液に浸漬させて水平に配置される板状のアノードとを有し、
    前記アノードは、前記めっき槽に水平方向に引抜き自在に装着したアノード保持体内に保持されており、
    前記めっき槽の前記アノード保持体の入口付近に多数の溝からなるラビリンスシールが設けられ、該溝の一つに不活性ガスを導入する不活性ガス導入路が接続されていることを特徴とするめっき処理ユニット。
  2. 前記アノード保持体は、把手を介して、引抜き自在に前記めっき槽に装着されていることを特徴とする請求項１記載のめっき処理ユニット。
  3. 前記ラビリンスシールを構成する各溝の底部にはめっき液戻り通路がそれぞれ接続され、該めっき液戻り通路の他端は大気に開放しためっき液溜め室に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のめっき処理ユニット。
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