JP4330380B2 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば基板の被めっき面にめっきを施すめっき装置及びめっき方法に係り、特に半導体ウエハ等の表面に設けられた微細な配線用溝やホール、レジスト開口部にめっき膜を形成したり、半導体ウエハの表面にパッケージの電極等と電気的に接続するバンプ（突起状電極）を形成したりするのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）やフリップチップにおいては、配線が形成された半導体チップの表面の所定箇所（電極）に金、銅、はんだ、或いはニッケル、更にはこれらを多層に積層した突起状接続電極（バンプ）を形成し、このバンプを介してパッケージの電極やＴＡＢ電極と電気的に接続することが広く行われている。このバンプの形成方法としては、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法といった種々の手法があるが、半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
ここで、電解めっき法は、半導体ウエハ等の基板の被めっき面を下向き（フェースダウン）にして水平に置き、めっき液を下から噴き上げてめっきを施す噴流式またはカップ式と、めっき槽の中に基板を垂直に立て、めっき液をめっき槽の下から注入しオーバフローさせつつめっきを施すディップ式に大別される。ディップ方式を採用した電解めっき法は、めっきの品質に悪影響を与える泡の抜けが良く、フットプリントが小さいという利点を有しており、このため、めっき穴の寸法が比較的大きく、めっきにかなりの時間を要するバンプめっきに適していると考えられる。
【０００４】
従来のディップ方式を採用した電解めっき装置にあっては、気泡が抜けやすくでき、半導体ウエハ等の基板をその端面と裏面をシールし表面（被めっき面）を露出させて着脱自在に保持する基板ホルダを備え、この基板ホルダを基板ごとめっき液中に浸漬させて基板の表面にめっきを施すようにしている。
【０００５】
この種の基板ホルダにあっては、基板ホルダで基板を保持してめっき液中に浸漬させた時に、基板の裏面（反被めっき面）側へめっき液が回り込まないよう、基板の外周部を確実にシールする必要がある。このため、この種の基板ホルダとしては、一方のサポートに押えリングを取付けた開閉自在な一対のサポート（保持部材）を備え、サポート間に基板を位置させた状態で回転リングを回転させることで、一方のサポートを他方のサポートに向けて押圧し、一方のサポートに取付けたシールリングを基板の外周部に圧接させて基板の外周部をシールして基板を保持するようにしたものが知られている。
【０００６】
また、一連のめっき処理及びそれに付帯する付帯処理を連続して行う際には、基板ホルダで基板を保持し、この基板を保持した基板ホルダを搬送装置でめっき槽や各処理槽に搬送し、基板を基板ホルダごとめっき液や処理液等に浸漬させることが行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、押えリングを回転させることで、一方のサポートを他方のサポートに向け押圧して基板を保持するようにした従来の基板ホルダにあっては、この時の押えリングの回転に伴ってサポートが変形し、このサポートの変形によってシールリングが歪んでしまい、シールの完全性を確保することがかなり困難である。特に、めっきを施して、微細な凹部の内部にめっき膜を埋め込むようにする時には、微細な凹部内にめっき液が容易かつ確実に浸入するようにするため、一般に浸透性の良好なめっき液が使用されており、このため、完全なシールを施すことは更に困難となる。
【０００８】
また、例えば、少量で小ロット製品の場合に、基板を基板ホルダで保持したまま基板ホルダごと各処理槽に搬送して処理するようにすると、搬送装置が大型化してしまうばかりでなく、基板を水平状態で脱着する基板着脱部が別途必要となって、めっき装置としての大型化に繋がってしまう。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板の外周部をより確実にシールした状態でめっきを行うことができ、特に少量で小ロット製品の場合に適し、装置としての小型化を図れるようにしためっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、前記めっき槽の内部に昇降自在に配置され、該めっき槽の内部にめっき液溜め室を区画形成して該めっき液溜め室内のめっき液中に前記アノードを浸漬させる堰部材と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを備え、前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールし前記めっき槽内に導入しためっき液に前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を接触させてめっきを行うようにしたことを特徴とするめっき装置である。
【００１１】
これにより、基板ホルダ全体をめっき液中に浸漬させることなく、基板をシールリングでシールして保持した基板ホルダでめっき槽に設けた開口部を水密的にシールすることで、基板を所定の位置に配置してめっきを行うことができる。このように、基板の外周部をシールリングでシールして基板を保持した基板ホルダでめっき槽の開口部を水密的にシールし閉塞することで、シールリングによるシールの完全性を図り、しかも、めっき処理に際して、基板ホルダがめっき槽の一部を構成するようにすることで、めっき装置としてのより小型コンパクト化を図ることができる。
しかも、非めっき時にあっても、めっき液溜め室内のめっき液中にアノードを浸漬させておくことで、アノード表面に生成されるブラックフィルムが基板のめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダは、横方向にスライド自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。これにより、基板ホルダを横方向にスライドさせてメンテナンスを行うことで、めっき槽に邪魔されない、メンテナンスを行う際の作業スペースを確保することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記堰部材で区画形成されためっき液溜め室内のめっき液を循環させるめっき液補助供給系を有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。これにより、非めっき時にめっき液溜め室内のめっき液を循環させることで、めっき液溜め室内のめっき液の成分が変化したり、劣化したりすることを防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液を排水するめっき液排水手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、めっき終了後に、めっき槽内に導入しためっき液のめっき液溜め室以外のめっき液を排水することで、その後の処理に移るまでの待ち時間を短縮することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記基板ホルダで保持しためっき後の基板の露出表面に向けて流体を噴射する流体噴射ノズルが備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、めっき後の基板に向けて、流体噴射ノズルから、純水、更にはＮ２ガス等の不活性ガスを吹き付けることで、基板や基板ホルダに付着しためっき液を純水で洗い流し、更にこの純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記基板ホルダには、前記シールリングと前記カソード電極とを一体化したシールユニットが着脱自在に備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、消耗品であるシールリングの交換をカソード電極と共に容易かつ迅速に行うことができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記シールユニットには、前記めっき槽の開口部を水密的にシールするシール材が装着されていることを特徴とする請求項６記載のめっき装置である。これにより、めっき槽の開口部を水密的にシールするシール材の交換も容易かつ迅速に行うことができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを準備し、前記めっき槽の内部に堰部材を介して区画形成しためっき液溜め室内にめっき液を導入し該めっき液中に前記アノードを浸漬させ、前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールした後、前記めっき槽内の前記めっき液溜め室以外の空間内にめっき液を導入して前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を該めっき液に接触させ、前記積部材を上昇させた後、前記アノードと前記カソード電極との間にめっき電圧を印加することを特徴とするめっき方法である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液をめっき終了後に排水することを特徴とする請求項８記載のめっき方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図の例を示す。図１に示すように、この基板処理装置には、半導体ウエハ等の基板を収納したカセットを搭載する１台もしくは複数台（図示では２台）のカセット台１０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１２と、めっき処理後の基板をリンスし高速回転させて乾燥させるリンサドライヤ１４が備えられている。そして、１台もしくは複数台のカセット台１０とアライナ１２及びリンサドライヤ１４との間に位置して、これらの間で基板の受渡しを行う走行自在な第１搬送ロボット１６が配置されている。この第１搬送ロボット１６は、例えば真空吸着、又は落とし込みタイプのハンドを備え、基板を水平状態で受渡すようになっている。
【００２２】
更に、この例では、合計４台のめっき装置２０が直列に配置されて備えられている。このめっき装置２０の台数や配置等は任意に設定される。そして、これらのめっき装置２０の前面側に位置して、アライナ１２、リンサドライヤ１４と各めっき装置２０の基板ホルダ３４との間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬送ロボット２２が配置されている。この第２搬送ロボット２２は、吸着方式又はメカチャック方式で基板を保持し、基板を水平状態と鉛直状態の間で９０゜反転させる反転機構２４を有するハンド２６を備え、アライナ１２、リンサドライヤ１４との間では、水平状態にして、基板ホルダ３４との間では、鉛直状態にして、基板を受渡すようになっている。
【００２３】
各めっき装置２０は、図２乃至図８に示すように、架台３０上に据え付けられためっき槽３２と、このめっき槽３２に対峙する位置に配置された基板ホルダ３４とから主に構成されている。この基板ホルダ３４は、レール３６に沿って横方向にスライド自在なスライド板３８の上面に、ブラケット４０を介して固定されている。
【００２４】
めっき槽３２は、下部にめっき液注入口４２ａとめっき液注入兼排水口４２ｂを有し、基板ホルダ３４に面する側面に開口部４２ｃを有する、上方に開口したボックス状の槽本体４２と、この槽本体４２の上部に配置したオーバフロー槽４３（図６参照）を有しており、この槽本体４２の内部に、めっき液注入口４４ａとめっき液流通口４４ｂを有する仕切り板４４が配置されている。更に、槽本体４２内部に位置して、前記仕切り板４４のめっき液注入口４４ａの上方には、アノード４６がアノード保持部４８で保持されて鉛直に配置されている。そして、上下に開放した矩形ボックス状で、下降した時にアノード４６の周囲を包囲する堰部材５２が昇降自在に配置され、この堰部材５２の下端には、シール材５０が取付けられている。
【００２５】
これにより、堰部材５２が下降した時、この下端に取付けたシール材５０が仕切り板４４の上面に圧接して、この堰部材５２で槽本体４２の内部にめっき液溜め室５４が区画形成される。そして、非めっき時にあっても、このめっき液溜め室５４内にめっき液を溜め、このめっき液溜め室５４内のめっき液中にアノード４６を浸漬させてアノード４６の乾燥を防止することで、アノード４６の表面に生成されるブラックフィルムが基板のめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができ、めっき時には、堰部材５２を上昇させることで、アノード４６の前面が開放されるようになっている。
【００２６】
堰部材５２と開口部４２ｃを有する槽本体４２の側面との間に位置して、基板の大きさに見合った中央孔５６ａを有し、めっき処理に際して基板の周辺部の電位を下げてめっき膜の膜厚を均等化するレギュレーションプレート５６が配置されている。このレギュレーションプレート５６の中央孔５６ａに近接した位置には、めっき処理に際して、基板の中央部に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズル５９が、この例では、円周方向に沿った４カ所に取付けられている。
【００２７】
このレギュレーションプレート５６と開口部４２ｃを有する槽本体４２の側面との間に位置して、パドル駆動用モータ５８の駆動に伴って、基板ホルダ３４で保持された基板の表面（被めっき面）と平行に左右に往復移動して、レギュレーションプレート５６と基板ホルダ３４で保持された基板との間に位置するめっき液の流れを制御する（乱す）パドル（掻き混ぜ棒）６０が配置されている。
【００２８】
更に、槽本体４２の開口部４２ｃの前方に位置して、鉛直方向に延び、長手方向に沿った所定のピッチで流体噴射ノズル６２（図５参照）を備えたノズルヘッド６４が、ノズルヘッド駆動用モータ６５の駆動に伴って該開口部４２ｃと平行に往復移動するように配置されている。このノズルヘッド６４は、基板のめっき処理の際しては、基板ホルダ３４の側方の待避位置に位置して、基板ホルダ３４の前後動に干渉することなく、めっき処理終了後に、基板ホルダ３４の前方に位置して、該基板ホルダ３４で保持した基板Ｗのめっき面に向けて流体噴射ノズル６２から、例えば純水、次にＮ２ガス等の不活性ガスを噴射しながら、基板のめっき面に平行に往復動するようになっている。これにより、めっき終了後、基板を保持した基板ホルダ３４に向けて流体噴射ノズル６２から純水、更にはＮ２ガス等の不活性ガスを噴射して、基板や基板ホルダ３４の表面に付着しためっき液を純水で洗い流し、更に、純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去するようになっている。
【００２９】
槽本体４２の開口部４２ｃの周縁部には、図７に詳細に示すように、真空源（図示せず）に連通するリング状の連通溝６６ａを有する中間板６６と、該連通溝６６ａに連通する吸着孔６８ａを有し、リング状のシール板６８を設けた表面板６９が積層されている。
【００３０】
次に、このめっき槽３２のめっき液管理供給システムを図６を参照して説明する。このめっき液管理供給システムは、めっき液供給タンク７０と、このめっき液供給タンク７０内のめっき液をめっき槽３２に供給して循環させるめっき液供給系７２及びめっき液補助供給系７４と、このめっき液供給タンク７０内のめっき液を循環させて温度制御、不純物除去等のめっき浴の管理を行うめっき液管理系７６から主に構成されている。
【００３１】
めっき液供給系７２は、めっき液供給タンク７０から延びて槽本体４２のめっき液注入口４２ａに接続されためっき液主供給流路７８と、オーバフロー槽４３とめっき液供給タンク７０とを繋ぐめっき液戻り流路８０とを有している。めっき液主供給流路７８には、供給ポンプ８２、フィルタ８４、第１の流量調節器８８ａ、開閉弁８６ａ及び第２の流量調節器８８ｂが介装されている。また、開閉弁８６ａの上流側で分岐し、内部に開閉弁８６ｂ及び流量調節器８８ｃを介装して、前記レギュレーションプレート５６の内部に配置しためっき液噴射ノズル５９に連通する分岐流路９０が設けられている。更に、めっき液主供給流路７８に連続し、内部に開閉弁８６ｃを介装して槽本体４２のめっき液注入兼排水口４２ｂに接続しためっき液供給流路９２と、槽本体４２のめっき液注入兼排水口４２ｂとめっき液供給タンク７０とを直接連結し、内部に開閉弁８６ｄを介装しためっき液排水流路９４が備えられている。
【００３２】
めっき液補助供給系７４は、前記めっき液主供給流路７８の開閉弁８６ａの上流側で分岐し、内部に開閉弁８６ｅを介装して、仕切り板４４のめっき液注入口４４ａに連通するめっき液補助供給路９６を有しており、前記めっき液排水流路９４がめっき液戻り流路９８を兼用するようになっている。
【００３３】
めっき液管理系７６は、内部に循環ポンプ１００、熱交換器１０２及びフィルタ１０４を介装した循環流路１０６を備えている。これにより、循環ポンプ１００の駆動に伴って、めっき液供給タンク７０内のめっき液は、フィルタ１０４を通過して濾過されるようになっている。
【００３４】
基板ホルダ３４は、図８に詳細に示すように、スライド板３８とブラケット４０との間に介装した押付けシリンダ１１０の作動に伴って、レール１１２を案内として全体として前後動するように構成されている。基板ホルダ３４は、略円板状でめっき処理する基板とほぼ同じ大きさの保持ヘッド１１４と該保持ヘッド１１４のめっき槽３２側前方に配置されたシールユニット１１６とを有しており、このシールユニット１１６は、保持ヘッド１１４の周囲を包囲するケーシング１１８の開口端部に着脱自在に取付けられている。
【００３５】
保持ヘッド１１４は、ケーシング１１８に固着した水平方向に延びる前後動シリンダ１２０のピストンロッド１２１に連結されているとともに、この円周方向に沿った所定の位置に案内ロッド１２２が取付けられている。この案内ロッド１２２は、ケーシング１１８に設けたスライド軸受１２４に前後動自在に支持されている。これにより、保持ヘッド１１４は、前後動シリンダ１２０の作動に伴って、案内ロッド１２２をガイドとして、前後動するようになっている。
【００３６】
保持ヘッド１１４のめっき槽３２側前面は平坦面１１４ａとなされており、この平坦面１１４ａの内部に、水平方向に延びて、搬送ロボット２２の、例えば吸着方式を採用したハンド２６が挿通する凹部１１４ｂが設けられている。更に、保持ヘッド１１４の周囲を囲繞する位置に、先端がこの平坦面１１４ａからめっき槽３２側に突出して後方に水平に延びる複数のホルダピン１２８が配置され、このホルダピン１２８の保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａから突出した突出部の内面に、基板の外周端面を位置させて基板のずれを防止しつつ基板を仮止めする凹部１２８ａが設けられている。このホルダピン１２８は、その基端部が保持ヘッド１１４の裏面に設けられた仮止め用シリンダ１３０に連結され、この仮止め用シリンダ１３０の作動によって、保持ヘッド１１４の直径方向に移動するように構成されている。
【００３７】
これにより、搬送ロボット２２のハンド２６が吸着方式の場合、搬送ロボット２２のハンド２６で吸着保持した基板Ｗを保持ヘッド１１４の前面に搬送し、このハンド２６を保持ヘッド１１４側に移動させて保持ヘッド１１４の凹部１１４ｂ内に位置させて、基板Ｗを保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに近接させる。搬送ロボット２２のハンド２６がメカチャック方式の場合は、ホルダピン１２８と干渉しないようにチャックした基板Ｗを保持ヘッド１１４の前面に搬送し、平坦面１１４ａに近接させる。この状態で、ホルダピン１２８を保持ヘッド１１４の直径方向の内方に移動させ、この凹部１２８ａ内に基板の外周部を挿入し、更にハンド２６を引き抜いて、基板を保持ヘッド１１４の前面にホルダピン１２８を介して仮止めするようになっている。
【００３８】
シールユニット１１６は、略円筒状の支持体１３２を有しており、この支持体１３２は、例えばクランプ式止め金具１３４（図４等参照）を介して、ケーシング１１８の開口部にワンタッチで着脱できるようになっている。下記のように、シールリング１４０とカソード電極１４２、更にはシール材１３６を一体化したシールユニット１１６を、このように着脱自在に構成することで、消耗品であるシールリング１４０やシール材１３６の交換をカソード電極１４２と共に容易かつ迅速に行うことができる。なお、このクランプ式止め金具１３４の代わりに、例えばプランジャを介してシールユニット１１６を着脱できるように構成することで、シールリング１４０やシール材１３６の交換をより容易に行うようにすることができる。
【００３９】
支持体１３２のめっき槽３２側前面の、前記表面板６９に設けたシール板６８に対向する位置に、リング状のシール材１３６が装着されている。このシール材１３６は、その内周端部及び外周端部に一対の突条部１３６ａ，１３６ｂが形成されている。これにより、下記のように、保持ヘッド１１４がめっき槽３２に向けて前進した時、このシール材１３６の突条部１３６ａ，１３６ｂがシール板６８に当接して、この突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間が前記吸着孔６８ａに連通し、この吸着孔６８ａを介して、突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間内を真空引きすることで、槽本体４２の開口部４２ｃをシール材１３６で水密的にシールして、槽本体４２の開口部４２ｃを基板ホルダ３４で閉塞するようになっている。
【００４０】
シールユニット１１６の支持体１３２は、基板Ｗを保持した保持ヘッド１１４を挿通できる大きさの円筒部１３２ａを有しており、この支持体１３２に、リング状のシールリング１４０とカソード電極１４２が一体に取付けられている。つまり、このシールリング１４０は、保持ヘッド１１４で保持（仮止め）した基板Ｗの外周部に圧接して、ここを水密的にシールするためのものであり、その外周部を支持体１３２のめっき槽３２側端面と止めリング１４４で挟持されて、円筒部１３２ａの内方に突出した状態で固定され、その内周端は、保持ヘッド１１４の方向に向けて尖塔状に突出する形状に形成されている。一方、カソード電極１４２は、保持ヘッド１１４で保持（仮止め）した基板Ｗの外周部に弾性的に圧接し、基板Ｗの表面に設けたシード層５００（図１２参照）に給電できる状態にするためのものであり、複数に分割された状態で、支持体１３２の円筒部１３２ａの内周面に、円周方向に沿った所定のピッチで固定されて配置され、そのめっき槽３２側端部が支持体１３２の内方に向けて円弧状に屈曲し、しかもこの屈曲部がシールリング１４０に覆われるようになっている。
【００４１】
これにより、基板Ｗを保持（仮止め）した保持ヘッド１１４のめっき槽３２側に向かう前進に伴って、この基板Ｗの表面に形成されたシード層５００（図１２参照）が、基板Ｗの外周部でカソード電極１４２に接触し、更に前進することで、このカソード電極１４２を屈曲させて、カソード電極１４２のシード層５００への接触を確実なものとし、更に、基板Ｗの外周部がシールリング１４０に圧接して、ここを水密的にシールするようになっている。この時、基板Ｗは、保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに密着して固定される。カソード電極１４２は、シールリング１４０でシールされたシール部の外側に位置し、このため、めっき処理の際にカソード電極１４２がめっき液に接触することが防止される。
【００４２】
次に、この基板ホルダ３４で基板Ｗを保持し、更に、この基板Ｗを保持した基板ホルダ３４で、めっき槽３２の槽本体４２の開口部４２ｃを水密的にシールしてめっき処理を施す一連の動作を、図９乃至図１１を参照して説明する。
【００４３】
先ず、図９（ａ）に示すように、基板ホルダ３４の保持ヘッド１１４をめっき槽３２から離れる方向に後退させた状態で、この基板ホルダ３４とシールユニット１１６との間に、搬送ロボット２２（図１参照）のハンド２６で吸着又はメカチャック保持して鉛直方向に反転させた基板Ｗを搬送する。次に、例えば、ハンド２６が吸着方式の場合は、図９（ｂ）に示すように、ハンド２６を保持ヘッド１１４に向けて移動させて、ハンド２６を保持ヘッド１１４の凹部１１４ｂ内に位置させ、これによって、基板Ｗを保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに近接させ、更に、ホルダピン１２８を保持ヘッド１１４の直径方向の内方に移動させ、この凹部１２８ａ内に基板Ｗの外周端部を位置させて基板Ｗを仮止めする。図２は、この時の状態を示す。そして、図９（ｃ）に示すように、ハンド２６の基板Ｗの保持を解き、ハンド２６を基板ホルダ３４から引き抜き、しかる後、前後動シリンダ１２０を作動させて、保持ヘッド１１４をめっき槽３２側に向かって前進させる。
【００４４】
そして、図９（ｄ）に示すように、この保持ヘッド１１４の前進に伴って、基板Ｗの表面に形成されたシード層５００（図１２参照）を、基板Ｗの外周部でカソード電極１４２に接触させ、更に前進させて、基板Ｗの外周部をシールリング１４０に圧接させて、ここを水密的にシールし、同時に、基板Ｗを、保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに密着させて固定する。
【００４５】
一方、めっき槽３２にあっては、図１０（ａ）に示すように、堰部材５２を下降させ、この下端のシール材５０を仕切り板４４の上面に圧接させて、この堰部材５２でめっき液溜め室５４を区画形成しておく。そして、このめっき液溜め室５４内に、めっき液補助供給系７４を通してめっき液を導入し、このめっき液溜め室５４内のめっき液中にアノード４６を浸漬させておく。このように、非めっき時に、アノード４６をめっき液に浸漬させておくことで、アノード４６の乾燥を防止して、アノード４６の表面に生成されるブラックフィルムが基板Ｗのめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができる。
【００４６】
同時に、めっき液溜め室５４内に導入し堰部材５２をオーバフローしためっき液を、めっき液戻り流路９８を通してめっき液供給タンク７０に戻し、これによって、めっき液溜め室５４内のめっき液を循環させる。このように、非めっき時にめっき液溜め室５４内のめっき液を循環させることで、めっき液溜め室５４内のめっき液の成分が変化したり、劣化したりすることを防止することができる。
【００４７】
そして、めっきを行うに際しては、図９（ｅ）に示すように、押付けシリンダ１１０を作動させて、基板ホルダ３４をめっき槽３２に向けて前進させ、前述のように、シールユニット１１６のシール材１３６の突条部１３６ａ，１３６ｂが表面板６９に設けたシール板６８（槽本体４２）に当接した時に、この突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間内を真空引きすることで、槽本体４２の開口部４２ｃをシール材１３６で水密的にシールして、槽本体４２の開口部４２ｃを基板ホルダ３４で閉塞する。この状態で、押付けシリンダ１１０を介して、基板ホルダ３４を一定の圧力で槽本体４２に向けて押圧し続ける。この時のめっき槽３２の状態を図１０（ｂ）に示す。
【００４８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、めっき液供給系７２のめっき液供給流路９２を通して、槽本体４２の内部にめっき液を供給する。そして、槽本体４２内に所定のめっき液が導入された後、図１０（ｄ）に示すように、堰部材５２を上昇させ、アノード４６と基板ホルダ３４で保持された基板Ｗの表面とを対峙させる。この状態で、めっき電源を介して、アノード４６とカソード電極１４２に通電する基板Ｗの表面のシード層５００（図１２参照）との間にめっき電圧を印加しつつ、めっき液供給系７２を介して、槽本体４２の内部に所定量のめっき液を供給し、同時に、図１１（ａ）に示すように、分岐流路９０を通してレギュレーションプレート５６に取付けためっき液噴射ノズル５９にめっき液を供給して、このめっき液を基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面に向けて噴射し、更に、パドル６０（図６参照）を基板Ｗの表面に平行に往復動させる。そして、オーバフロー槽４３にオーバフローしためっき液をめっき液戻り流路８０からめっき液供給タンク７０に戻して、めっき液を循環させることで、基板Ｗの表面にめっきを施す。この時の状態を図３に示す。
【００４９】
そして、めっき終了後、めっき電圧の印加を解くとともに、めっき液供給系７２を通しためっき液の槽本体４２内へのめっき液の供給を停止し、図１１（ｂ）に示すように、堰部材５２を下降させ、更に、めっき液補助供給系７４を通して、堰部材５２で区画形成されためっき液溜め室５４内にめっき液を導入する。
【００５０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、槽本体４２内のめっき液溜め室５４以外のめっき液を、めっき液排水流路９４内の開閉弁８６ｄを開くことで、めっき液排水流路９４から一気に排水する。このように、めっき終了後、槽本体４２内のめっき液溜め室５４以外のめっき液を一気に排水することで、その後の処理に移るまでの待ち時間を短縮することができる。
【００５１】
そして、図１１（ｄ）に示すように、押付けシリンダ１１０を逆作動させて、基板ホルダ３４をめっき槽３２から離れる方向に移動させ、更に、待避位置にあったノズルヘッド６４を基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面に平行に移動させつつ、流体噴射ノズル６２からめっき後の基板Ｗに向けて純水を噴射して、基板Ｗや基板ホルダ３４に付着しためっき液を純水で洗い流し、更には流体噴射ノズル６２から基板Ｗに向けてＮ２ガス等の不活性ガスを吹き付けることで、この純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去（エアブロー）する。
しかる後、前述と逆の動作で、基板ホルダ３４で保持しためっき後の基板を搬送ロボット２２のハンド２６に引き渡す。
【００５２】
図４及び図５は、基板ホルダ３４のメンテナンス時の状態を示す。つまり、メンテナンス時にあっては、基板ホルダ３４をレール３６に沿ってスライド板３８とともに、めっき槽３２の側方にスライドさせ、これによって、作業スペースを確保して、シールユニット１１６の交換等、基板ホルダ３４のメンテナンスを容易かつ迅速に行うことができる。
【００５３】
次に、上記のように構成した基板処理装置による一連の基板処理を、バンプ処理を例にして説明する。先ず、図１２（ａ）に示すように、表面に給電層としてのシード層５００を成膜し、このシード層５００の表面に、例えば高さＨが２０〜１２０μｍのレジスト５０２を全面に塗布した後、このレジスト５０２の所定の位置に、例えば直径Ｄが２０〜２００μｍ程度の開口部５０２ａを設けた基板Ｗをその表面（被めっき面）を上にした状態でカセットに収容し、このカセットをカセット台１０に搭載する。
【００５４】
そして、このカセット台１０に搭載したカセットから、第１搬送ロボット１６で基板Ｗを１枚取出し、アライナ１２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１２で方向を合わせた基板Ｗを第２搬送ロボット２２でアライナ１２から取出し、反転機構２４を介して、基板Ｗを水平状態から鉛直状態に９０゜反転させ、この反転させた基板Ｗを、いずれか１つのめっき装置２０の基板ホルダ３４に受渡す。そして、前述と同様にして、基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面にめっきを施し、純水による洗浄及びエアブローを行った後、この基板ホルダ３４で保持した基板Ｗを第２搬送ロボット２２に受渡す。この第２搬送ロボット２２は、基板ホルダ３４から鉛直状態で受取った基板Ｗを鉛直状態から水平状態に９０゜反転させ、この反転後の基板Ｗをリンサドライヤ１４に搬送して載置する。
【００５５】
このリンサドライヤ１４でリンス及び高速回転によるスピンドライ（水切り）を行った基板Ｗをカセット台１０に搭載したカセットに戻して作業を完了する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、レジスト５０２に設けた開口部５０２ａ内にめっき膜５０４を成長させた基板Ｗが得られる。
【００５６】
そして、前述のようにしてスピンドライした基板Ｗを、例えば温度が５０〜６０℃のアセトン等の溶剤に浸漬させて、図１２（ｃ）に示すように、基板Ｗ上のレジスト５０２を剥離除去し、更に図１２（ｄ）に示すように、めっき後の外部に露出する不要となったシード層５００を除去する。次に、この基板Ｗに形成しためっき膜５０４をリフローさせることで、図１２（ｅ）に示すように、表面張力で丸くなったバンプ５０６を形成する。更に、この基板Ｗを、例えば、１００℃以上の温度でアニールし、バンプ５０６内の残留応力を除去する。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の外周部をシールリングでシールして基板を保持した基板ホルダでめっき槽の開口部を水密的にシールして閉塞することで、シールリングによるシールの完全性を図り、しかも、めっき処理に際して、基板ホルダがめっき槽の一部を構成するようにすることで、めっき装置としてのより小型コンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図である。
【図２】 本発明の実施の形態のめっき装置の基板を基板ホルダ内に挿入した時の状態の斜視図である。
【図３】 同じく、めっき処理時における斜視図である。
【図４】 同じく、メンテナンス時におけるめっき槽の後方から見た斜視図である。
【図５】 同じく、メンテナンス時におけるめっき槽の前方から見た斜視図である。
【図６】 同じく、めっき槽の断面及びめっき液管理供給システムの系統を示す図である。
【図７】 同じく、図６の一部を拡大して示す拡大図である。
【図８】 同じく、基板ホルダの要部を示す断面図である。
【図９】 同じく、基板ホルダで基板を保持する過程を工程順に示す断面図である。
【図１０】 同じく、基板ホルダでめっき槽の開口部を閉塞してめっき処理を行う際のめっき開始直前までを工程順に示す断面図である。
【図１１】 同じく、基板ホルダでめっき槽の開口部を閉塞してめっき処理を行う際のめっき開始以降を工程順に示す断面図である。
【図１２】 基板上にバンプ（突起状電極）を形成する過程を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１０ カセット台
１２ アライナ
１４ リンサドライヤ
１６，２２ 搬送ロボット
２０ めっき装置
２６ ハンド
３２ めっき槽
３４ 基板ホルダ
３８ スライド板
４２ 槽本体
４２ｃ 開口部
４３ オーバフロー槽
４４ 仕切り板
４６ アノード
５０ シール材
５２ 堰部材
５４ めっき液溜め室
５６ レギュレーションプレート
５９ めっき液噴射ノズル
６０ パドル
６２ 流体噴射ノズル
６４ ノズルヘッド
６８ シール板
６８ａ 吸着孔
７０ めっき液供給タンク
７２ めっき液供給系
７４ めっき液補助供給系
７６ めっき液管理系
７８ めっき液主供給流路
９０ 分岐流路
９２ めっき液供給流路
９４ めっき液排水流路
９６ めっき液補助供給路
１０６ 循環流路
１１０ 押付けシリンダ
１１４ 保持ヘッド
１１４ａ 平坦面
１１４ｂ 凹部
１１６ シールユニット
１１８ ケーシング
１２０ 前後動シリンダ
１２２ 案内ロッド
１２４ スライド軸受
１２８ ホルダピン
１２８ａ 凹部
１３０ 仮止め用シリンダ
１３２ 支持体
１３６ シール材
１４０ シールリング
１４２ カソード電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば基板の被めっき面にめっきを施すめっき装置及びめっき方法に係り、特に半導体ウエハ等の表面に設けられた微細な配線用溝やホール、レジスト開口部にめっき膜を形成したり、半導体ウエハの表面にパッケージの電極等と電気的に接続するバンプ（突起状電極）を形成したりするのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）やフリップチップにおいては、配線が形成された半導体チップの表面の所定箇所（電極）に金、銅、はんだ、或いはニッケル、更にはこれらを多層に積層した突起状接続電極（バンプ）を形成し、このバンプを介してパッケージの電極やＴＡＢ電極と電気的に接続することが広く行われている。このバンプの形成方法としては、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法といった種々の手法があるが、半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。
【０００３】
ここで、電解めっき法は、半導体ウエハ等の基板の被めっき面を下向き（フェースダウン）にして水平に置き、めっき液を下から噴き上げてめっきを施す噴流式またはカップ式と、めっき槽の中に基板を垂直に立て、めっき液をめっき槽の下から注入しオーバフローさせつつめっきを施すディップ式に大別される。ディップ方式を採用した電解めっき法は、めっきの品質に悪影響を与える泡の抜けが良く、フットプリントが小さいという利点を有しており、このため、めっき穴の寸法が比較的大きく、めっきにかなりの時間を要するバンプめっきに適していると考えられる。
【０００４】
従来のディップ方式を採用した電解めっき装置にあっては、気泡が抜けやすくでき、半導体ウエハ等の基板をその端面と裏面をシールし表面（被めっき面）を露出させて着脱自在に保持する基板ホルダを備え、この基板ホルダを基板ごとめっき液中に浸漬させて基板の表面にめっきを施すようにしている。
【０００５】
この種の基板ホルダにあっては、基板ホルダで基板を保持してめっき液中に浸漬させた時に、基板の裏面（反被めっき面）側へめっき液が回り込まないよう、基板の外周部を確実にシールする必要がある。このため、この種の基板ホルダとしては、一方のサポートに押えリングを取付けた開閉自在な一対のサポート（保持部材）を備え、サポート間に基板を位置させた状態で回転リングを回転させることで、一方のサポートを他方のサポートに向けて押圧し、一方のサポートに取付けたシールリングを基板の外周部に圧接させて基板の外周部をシールして基板を保持するようにしたものが知られている。
【０００６】
また、一連のめっき処理及びそれに付帯する付帯処理を連続して行う際には、基板ホルダで基板を保持し、この基板を保持した基板ホルダを搬送装置でめっき槽や各処理槽に搬送し、基板を基板ホルダごとめっき液や処理液等に浸漬させることが行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、押えリングを回転させることで、一方のサポートを他方のサポートに向け押圧して基板を保持するようにした従来の基板ホルダにあっては、この時の押えリングの回転に伴ってサポートが変形し、このサポートの変形によってシールリングが歪んでしまい、シールの完全性を確保することがかなり困難である。特に、めっきを施して、微細な凹部の内部にめっき膜を埋め込むようにする時には、微細な凹部内にめっき液が容易かつ確実に浸入するようにするため、一般に浸透性の良好なめっき液が使用されており、このため、完全なシールを施すことは更に困難となる。
【０００８】
また、例えば、少量で小ロット製品の場合に、基板を基板ホルダで保持したまま基板ホルダごと各処理槽に搬送して処理するようにすると、搬送装置が大型化してしまうばかりでなく、基板を水平状態で脱着する基板着脱部が別途必要となって、めっき装置としての大型化に繋がってしまう。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板の外周部をより確実にシールした状態でめっきを行うことができ、特に少量で小ロット製品の場合に適し、装置としての小型化を図れるようにしためっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、前記めっき槽の内部に昇降自在に配置され、該めっき槽の内部にめっき液溜め室を区画形成して該めっき液溜め室内のめっき液中に前記アノードを浸漬させる堰部材と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを備え、前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールし前記めっき槽内に導入しためっき液に前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を接触させてめっきを行うようにしたことを特徴とするめっき装置である。
【００１１】
これにより、基板ホルダ全体をめっき液中に浸漬させることなく、基板をシールリングでシールして保持した基板ホルダでめっき槽に設けた開口部を水密的にシールすることで、基板を所定の位置に配置してめっきを行うことができる。このように、基板の外周部をシールリングでシールして基板を保持した基板ホルダでめっき槽の開口部を水密的にシールし閉塞することで、シールリングによるシールの完全性を図り、しかも、めっき処理に際して、基板ホルダがめっき槽の一部を構成するようにすることで、めっき装置としてのより小型コンパクト化を図ることができる。
しかも、非めっき時にあっても、めっき液溜め室内のめっき液中にアノードを浸漬させておくことで、アノード表面に生成されるブラックフィルムが基板のめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダは、横方向にスライド自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。これにより、基板ホルダを横方向にスライドさせてメンテナンスを行うことで、めっき槽に邪魔されない、メンテナンスを行う際の作業スペースを確保することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記堰部材で区画形成されためっき液溜め室内のめっき液を循環させるめっき液補助供給系を有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。これにより、非めっき時にめっき液溜め室内のめっき液を循環させることで、めっき液溜め室内のめっき液の成分が変化したり、劣化したりすることを防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液を排水するめっき液排水手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、めっき終了後に、めっき槽内に導入しためっき液のめっき液溜め室以外のめっき液を排水することで、その後の処理に移るまでの待ち時間を短縮することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記基板ホルダで保持しためっき後の基板の露出表面に向けて流体を噴射する流体噴射ノズルが備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、めっき後の基板に向けて、流体噴射ノズルから、純水、更にはＮ２ガス等の不活性ガスを吹き付けることで、基板や基板ホルダに付着しためっき液を純水で洗い流し、更にこの純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記基板ホルダには、前記シールリングと前記カソード電極とを一体化したシールユニットが着脱自在に備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置である。これにより、消耗品であるシールリングの交換をカソード電極と共に容易かつ迅速に行うことができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記シールユニットには、前記めっき槽の開口部を水密的にシールするシール材が装着されていることを特徴とする請求項６記載のめっき装置である。これにより、めっき槽の開口部を水密的にシールするシール材の交換も容易かつ迅速に行うことができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを準備し、前記めっき槽の内部に堰部材を介して区画形成しためっき液溜め室内にめっき液を導入し該めっき液中に前記アノードを浸漬させ、前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールした後、前記めっき槽内の前記めっき液溜め室以外の空間内にめっき液を導入して前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を該めっき液に接触させ、前記積部材を上昇させた後、前記アノードと前記カソード電極との間にめっき電圧を印加することを特徴とするめっき方法である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液をめっき終了後に排水することを特徴とする請求項８記載のめっき方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図の例を示す。図１に示すように、この基板処理装置には、半導体ウエハ等の基板を収納したカセットを搭載する１台もしくは複数台（図示では２台）のカセット台１０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１２と、めっき処理後の基板をリンスし高速回転させて乾燥させるリンサドライヤ１４が備えられている。そして、１台もしくは複数台のカセット台１０とアライナ１２及びリンサドライヤ１４との間に位置して、これらの間で基板の受渡しを行う走行自在な第１搬送ロボット１６が配置されている。この第１搬送ロボット１６は、例えば真空吸着、又は落とし込みタイプのハンドを備え、基板を水平状態で受渡すようになっている。
【００２２】
更に、この例では、合計４台のめっき装置２０が直列に配置されて備えられている。このめっき装置２０の台数や配置等は任意に設定される。そして、これらのめっき装置２０の前面側に位置して、アライナ１２、リンサドライヤ１４と各めっき装置２０の基板ホルダ３４との間で基板の受渡しを行う走行自在な第２搬送ロボット２２が配置されている。この第２搬送ロボット２２は、吸着方式又はメカチャック方式で基板を保持し、基板を水平状態と鉛直状態の間で９０゜反転させる反転機構２４を有するハンド２６を備え、アライナ１２、リンサドライヤ１４との間では、水平状態にして、基板ホルダ３４との間では、鉛直状態にして、基板を受渡すようになっている。
【００２３】
各めっき装置２０は、図２乃至図８に示すように、架台３０上に据え付けられためっき槽３２と、このめっき槽３２に対峙する位置に配置された基板ホルダ３４とから主に構成されている。この基板ホルダ３４は、レール３６に沿って横方向にスライド自在なスライド板３８の上面に、ブラケット４０を介して固定されている。
【００２４】
めっき槽３２は、下部にめっき液注入口４２ａとめっき液注入兼排水口４２ｂを有し、基板ホルダ３４に面する側面に開口部４２ｃを有する、上方に開口したボックス状の槽本体４２と、この槽本体４２の上部に配置したオーバフロー槽４３（図６参照）を有しており、この槽本体４２の内部に、めっき液注入口４４ａとめっき液流通口４４ｂを有する仕切り板４４が配置されている。更に、槽本体４２内部に位置して、前記仕切り板４４のめっき液注入口４４ａの上方には、アノード４６がアノード保持部４８で保持されて鉛直に配置されている。そして、上下に開放した矩形ボックス状で、下降した時にアノード４６の周囲を包囲する堰部材５２が昇降自在に配置され、この堰部材５２の下端には、シール材５０が取付けられている。
【００２５】
これにより、堰部材５２が下降した時、この下端に取付けたシール材５０が仕切り板４４の上面に圧接して、この堰部材５２で槽本体４２の内部にめっき液溜め室５４が区画形成される。そして、非めっき時にあっても、このめっき液溜め室５４内にめっき液を溜め、このめっき液溜め室５４内のめっき液中にアノード４６を浸漬させてアノード４６の乾燥を防止することで、アノード４６の表面に生成されるブラックフィルムが基板のめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができ、めっき時には、堰部材５２を上昇させることで、アノード４６の前面が開放されるようになっている。
【００２６】
堰部材５２と開口部４２ｃを有する槽本体４２の側面との間に位置して、基板の大きさに見合った中央孔５６ａを有し、めっき処理に際して基板の周辺部の電位を下げてめっき膜の膜厚を均等化するレギュレーションプレート５６が配置されている。このレギュレーションプレート５６の中央孔５６ａに近接した位置には、めっき処理に際して、基板の中央部に向けてめっき液を噴射するめっき液噴射ノズル５９が、この例では、円周方向に沿った４カ所に取付けられている。
【００２７】
このレギュレーションプレート５６と開口部４２ｃを有する槽本体４２の側面との間に位置して、パドル駆動用モータ５８の駆動に伴って、基板ホルダ３４で保持された基板の表面（被めっき面）と平行に左右に往復移動して、レギュレーションプレート５６と基板ホルダ３４で保持された基板との間に位置するめっき液の流れを制御する（乱す）パドル（掻き混ぜ棒）６０が配置されている。
【００２８】
更に、槽本体４２の開口部４２ｃの前方に位置して、鉛直方向に延び、長手方向に沿った所定のピッチで流体噴射ノズル６２（図５参照）を備えたノズルヘッド６４が、ノズルヘッド駆動用モータ６５の駆動に伴って該開口部４２ｃと平行に往復移動するように配置されている。このノズルヘッド６４は、基板のめっき処理の際しては、基板ホルダ３４の側方の待避位置に位置して、基板ホルダ３４の前後動に干渉することなく、めっき処理終了後に、基板ホルダ３４の前方に位置して、該基板ホルダ３４で保持した基板Ｗのめっき面に向けて流体噴射ノズル６２から、例えば純水、次にＮ２ガス等の不活性ガスを噴射しながら、基板のめっき面に平行に往復動するようになっている。これにより、めっき終了後、基板を保持した基板ホルダ３４に向けて流体噴射ノズル６２から純水、更にはＮ２ガス等の不活性ガスを噴射して、基板や基板ホルダ３４の表面に付着しためっき液を純水で洗い流し、更に、純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去するようになっている。
【００２９】
槽本体４２の開口部４２ｃの周縁部には、図７に詳細に示すように、真空源（図示せず）に連通するリング状の連通溝６６ａを有する中間板６６と、該連通溝６６ａに連通する吸着孔６８ａを有し、リング状のシール板６８を設けた表面板６９が積層されている。
【００３０】
次に、このめっき槽３２のめっき液管理供給システムを図６を参照して説明する。このめっき液管理供給システムは、めっき液供給タンク７０と、このめっき液供給タンク７０内のめっき液をめっき槽３２に供給して循環させるめっき液供給系７２及びめっき液補助供給系７４と、このめっき液供給タンク７０内のめっき液を循環させて温度制御、不純物除去等のめっき浴の管理を行うめっき液管理系７６から主に構成されている。
【００３１】
めっき液供給系７２は、めっき液供給タンク７０から延びて槽本体４２のめっき液注入口４２ａに接続されためっき液主供給流路７８と、オーバフロー槽４３とめっき液供給タンク７０とを繋ぐめっき液戻り流路８０とを有している。めっき液主供給流路７８には、供給ポンプ８２、フィルタ８４、第１の流量調節器８８ａ、開閉弁８６ａ及び第２の流量調節器８８ｂが介装されている。また、開閉弁８６ａの上流側で分岐し、内部に開閉弁８６ｂ及び流量調節器８８ｃを介装して、前記レギュレーションプレート５６の内部に配置しためっき液噴射ノズル５９に連通する分岐流路９０が設けられている。更に、めっき液主供給流路７８に連続し、内部に開閉弁８６ｃを介装して槽本体４２のめっき液注入兼排水口４２ｂに接続しためっき液供給流路９２と、槽本体４２のめっき液注入兼排水口４２ｂとめっき液供給タンク７０とを直接連結し、内部に開閉弁８６ｄを介装しためっき液排水流路９４が備えられている。
【００３２】
めっき液補助供給系７４は、前記めっき液主供給流路７８の開閉弁８６ａの上流側で分岐し、内部に開閉弁８６ｅを介装して、仕切り板４４のめっき液注入口４４ａに連通するめっき液補助供給路９６を有しており、前記めっき液排水流路９４がめっき液戻り流路９８を兼用するようになっている。
【００３３】
めっき液管理系７６は、内部に循環ポンプ１００、熱交換器１０２及びフィルタ１０４を介装した循環流路１０６を備えている。これにより、循環ポンプ１００の駆動に伴って、めっき液供給タンク７０内のめっき液は、フィルタ１０４を通過して濾過されるようになっている。
【００３４】
基板ホルダ３４は、図８に詳細に示すように、スライド板３８とブラケット４０との間に介装した押付けシリンダ１１０の作動に伴って、レール１１２を案内として全体として前後動するように構成されている。基板ホルダ３４は、略円板状でめっき処理する基板とほぼ同じ大きさの保持ヘッド１１４と該保持ヘッド１１４のめっき槽３２側前方に配置されたシールユニット１１６とを有しており、このシールユニット１１６は、保持ヘッド１１４の周囲を包囲するケーシング１１８の開口端部に着脱自在に取付けられている。
【００３５】
保持ヘッド１１４は、ケーシング１１８に固着した水平方向に延びる前後動シリンダ１２０のピストンロッド１２１に連結されているとともに、この円周方向に沿った所定の位置に案内ロッド１２２が取付けられている。この案内ロッド１２２は、ケーシング１１８に設けたスライド軸受１２４に前後動自在に支持されている。これにより、保持ヘッド１１４は、前後動シリンダ１２０の作動に伴って、案内ロッド１２２をガイドとして、前後動するようになっている。
【００３６】
保持ヘッド１１４のめっき槽３２側前面は平坦面１１４ａとなされており、この平坦面１１４ａの内部に、水平方向に延びて、搬送ロボット２２の、例えば吸着方式を採用したハンド２６が挿通する凹部１１４ｂが設けられている。更に、保持ヘッド１１４の周囲を囲繞する位置に、先端がこの平坦面１１４ａからめっき槽３２側に突出して後方に水平に延びる複数のホルダピン１２８が配置され、このホルダピン１２８の保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａから突出した突出部の内面に、基板の外周端面を位置させて基板のずれを防止しつつ基板を仮止めする凹部１２８ａが設けられている。このホルダピン１２８は、その基端部が保持ヘッド１１４の裏面に設けられた仮止め用シリンダ１３０に連結され、この仮止め用シリンダ１３０の作動によって、保持ヘッド１１４の直径方向に移動するように構成されている。
【００３７】
これにより、搬送ロボット２２のハンド２６が吸着方式の場合、搬送ロボット２２のハンド２６で吸着保持した基板Ｗを保持ヘッド１１４の前面に搬送し、このハンド２６を保持ヘッド１１４側に移動させて保持ヘッド１１４の凹部１１４ｂ内に位置させて、基板Ｗを保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに近接させる。搬送ロボット２２のハンド２６がメカチャック方式の場合は、ホルダピン１２８と干渉しないようにチャックした基板Ｗを保持ヘッド１１４の前面に搬送し、平坦面１１４ａに近接させる。この状態で、ホルダピン１２８を保持ヘッド１１４の直径方向の内方に移動させ、この凹部１２８ａ内に基板の外周部を挿入し、更にハンド２６を引き抜いて、基板を保持ヘッド１１４の前面にホルダピン１２８を介して仮止めするようになっている。
【００３８】
シールユニット１１６は、略円筒状の支持体１３２を有しており、この支持体１３２は、例えばクランプ式止め金具１３４（図４等参照）を介して、ケーシング１１８の開口部にワンタッチで着脱できるようになっている。下記のように、シールリング１４０とカソード電極１４２、更にはシール材１３６を一体化したシールユニット１１６を、このように着脱自在に構成することで、消耗品であるシールリング１４０やシール材１３６の交換をカソード電極１４２と共に容易かつ迅速に行うことができる。なお、このクランプ式止め金具１３４の代わりに、例えばプランジャを介してシールユニット１１６を着脱できるように構成することで、シールリング１４０やシール材１３６の交換をより容易に行うようにすることができる。
【００３９】
支持体１３２のめっき槽３２側前面の、前記表面板６９に設けたシール板６８に対向する位置に、リング状のシール材１３６が装着されている。このシール材１３６は、その内周端部及び外周端部に一対の突条部１３６ａ，１３６ｂが形成されている。これにより、下記のように、保持ヘッド１１４がめっき槽３２に向けて前進した時、このシール材１３６の突条部１３６ａ，１３６ｂがシール板６８に当接して、この突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間が前記吸着孔６８ａに連通し、この吸着孔６８ａを介して、突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間内を真空引きすることで、槽本体４２の開口部４２ｃをシール材１３６で水密的にシールして、槽本体４２の開口部４２ｃを基板ホルダ３４で閉塞するようになっている。
【００４０】
シールユニット１１６の支持体１３２は、基板Ｗを保持した保持ヘッド１１４を挿通できる大きさの円筒部１３２ａを有しており、この支持体１３２に、リング状のシールリング１４０とカソード電極１４２が一体に取付けられている。つまり、このシールリング１４０は、保持ヘッド１１４で保持（仮止め）した基板Ｗの外周部に圧接して、ここを水密的にシールするためのものであり、その外周部を支持体１３２のめっき槽３２側端面と止めリング１４４で挟持されて、円筒部１３２ａの内方に突出した状態で固定され、その内周端は、保持ヘッド１１４の方向に向けて尖塔状に突出する形状に形成されている。一方、カソード電極１４２は、保持ヘッド１１４で保持（仮止め）した基板Ｗの外周部に弾性的に圧接し、基板Ｗの表面に設けたシード層５００（図１２参照）に給電できる状態にするためのものであり、複数に分割された状態で、支持体１３２の円筒部１３２ａの内周面に、円周方向に沿った所定のピッチで固定されて配置され、そのめっき槽３２側端部が支持体１３２の内方に向けて円弧状に屈曲し、しかもこの屈曲部がシールリング１４０に覆われるようになっている。
【００４１】
これにより、基板Ｗを保持（仮止め）した保持ヘッド１１４のめっき槽３２側に向かう前進に伴って、この基板Ｗの表面に形成されたシード層５００（図１２参照）が、基板Ｗの外周部でカソード電極１４２に接触し、更に前進することで、このカソード電極１４２を屈曲させて、カソード電極１４２のシード層５００への接触を確実なものとし、更に、基板Ｗの外周部がシールリング１４０に圧接して、ここを水密的にシールするようになっている。この時、基板Ｗは、保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに密着して固定される。カソード電極１４２は、シールリング１４０でシールされたシール部の外側に位置し、このため、めっき処理の際にカソード電極１４２がめっき液に接触することが防止される。
【００４２】
次に、この基板ホルダ３４で基板Ｗを保持し、更に、この基板Ｗを保持した基板ホルダ３４で、めっき槽３２の槽本体４２の開口部４２ｃを水密的にシールしてめっき処理を施す一連の動作を、図９乃至図１１を参照して説明する。
【００４３】
先ず、図９（ａ）に示すように、基板ホルダ３４の保持ヘッド１１４をめっき槽３２から離れる方向に後退させた状態で、この基板ホルダ３４とシールユニット１１６との間に、搬送ロボット２２（図１参照）のハンド２６で吸着又はメカチャック保持して鉛直方向に反転させた基板Ｗを搬送する。次に、例えば、ハンド２６が吸着方式の場合は、図９（ｂ）に示すように、ハンド２６を保持ヘッド１１４に向けて移動させて、ハンド２６を保持ヘッド１１４の凹部１１４ｂ内に位置させ、これによって、基板Ｗを保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに近接させ、更に、ホルダピン１２８を保持ヘッド１１４の直径方向の内方に移動させ、この凹部１２８ａ内に基板Ｗの外周端部を位置させて基板Ｗを仮止めする。図２は、この時の状態を示す。そして、図９（ｃ）に示すように、ハンド２６の基板Ｗの保持を解き、ハンド２６を基板ホルダ３４から引き抜き、しかる後、前後動シリンダ１２０を作動させて、保持ヘッド１１４をめっき槽３２側に向かって前進させる。
【００４４】
そして、図９（ｄ）に示すように、この保持ヘッド１１４の前進に伴って、基板Ｗの表面に形成されたシード層５００（図１２参照）を、基板Ｗの外周部でカソード電極１４２に接触させ、更に前進させて、基板Ｗの外周部をシールリング１４０に圧接させて、ここを水密的にシールし、同時に、基板Ｗを、保持ヘッド１１４の平坦面１１４ａに密着させて固定する。
【００４５】
一方、めっき槽３２にあっては、図１０（ａ）に示すように、堰部材５２を下降させ、この下端のシール材５０を仕切り板４４の上面に圧接させて、この堰部材５２でめっき液溜め室５４を区画形成しておく。そして、このめっき液溜め室５４内に、めっき液補助供給系７４を通してめっき液を導入し、このめっき液溜め室５４内のめっき液中にアノード４６を浸漬させておく。このように、非めっき時に、アノード４６をめっき液に浸漬させておくことで、アノード４６の乾燥を防止して、アノード４６の表面に生成されるブラックフィルムが基板Ｗのめっき面へ乾燥して脱落したり、酸化したりするのを防止することができる。
【００４６】
同時に、めっき液溜め室５４内に導入し堰部材５２をオーバフローしためっき液を、めっき液戻り流路９８を通してめっき液供給タンク７０に戻し、これによって、めっき液溜め室５４内のめっき液を循環させる。このように、非めっき時にめっき液溜め室５４内のめっき液を循環させることで、めっき液溜め室５４内のめっき液の成分が変化したり、劣化したりすることを防止することができる。
【００４７】
そして、めっきを行うに際しては、図９（ｅ）に示すように、押付けシリンダ１１０を作動させて、基板ホルダ３４をめっき槽３２に向けて前進させ、前述のように、シールユニット１１６のシール材１３６の突条部１３６ａ，１３６ｂが表面板６９に設けたシール板６８（槽本体４２）に当接した時に、この突条部１３６ａ，１３６ｂで区画された空間内を真空引きすることで、槽本体４２の開口部４２ｃをシール材１３６で水密的にシールして、槽本体４２の開口部４２ｃを基板ホルダ３４で閉塞する。この状態で、押付けシリンダ１１０を介して、基板ホルダ３４を一定の圧力で槽本体４２に向けて押圧し続ける。この時のめっき槽３２の状態を図１０（ｂ）に示す。
【００４８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、めっき液供給系７２のめっき液供給流路９２を通して、槽本体４２の内部にめっき液を供給する。そして、槽本体４２内に所定のめっき液が導入された後、図１０（ｄ）に示すように、堰部材５２を上昇させ、アノード４６と基板ホルダ３４で保持された基板Ｗの表面とを対峙させる。この状態で、めっき電源を介して、アノード４６とカソード電極１４２に通電する基板Ｗの表面のシード層５００（図１２参照）との間にめっき電圧を印加しつつ、めっき液供給系７２を介して、槽本体４２の内部に所定量のめっき液を供給し、同時に、図１１（ａ）に示すように、分岐流路９０を通してレギュレーションプレート５６に取付けためっき液噴射ノズル５９にめっき液を供給して、このめっき液を基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面に向けて噴射し、更に、パドル６０（図６参照）を基板Ｗの表面に平行に往復動させる。そして、オーバフロー槽４３にオーバフローしためっき液をめっき液戻り流路８０からめっき液供給タンク７０に戻して、めっき液を循環させることで、基板Ｗの表面にめっきを施す。この時の状態を図３に示す。
【００４９】
そして、めっき終了後、めっき電圧の印加を解くとともに、めっき液供給系７２を通しためっき液の槽本体４２内へのめっき液の供給を停止し、図１１（ｂ）に示すように、堰部材５２を下降させ、更に、めっき液補助供給系７４を通して、堰部材５２で区画形成されためっき液溜め室５４内にめっき液を導入する。
【００５０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、槽本体４２内のめっき液溜め室５４以外のめっき液を、めっき液排水流路９４内の開閉弁８６ｄを開くことで、めっき液排水流路９４から一気に排水する。このように、めっき終了後、槽本体４２内のめっき液溜め室５４以外のめっき液を一気に排水することで、その後の処理に移るまでの待ち時間を短縮することができる。
【００５１】
そして、図１１（ｄ）に示すように、押付けシリンダ１１０を逆作動させて、基板ホルダ３４をめっき槽３２から離れる方向に移動させ、更に、待避位置にあったノズルヘッド６４を基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面に平行に移動させつつ、流体噴射ノズル６２からめっき後の基板Ｗに向けて純水を噴射して、基板Ｗや基板ホルダ３４に付着しためっき液を純水で洗い流し、更には流体噴射ノズル６２から基板Ｗに向けてＮ２ガス等の不活性ガスを吹き付けることで、この純水をＮ２ガス等の不活性ガスで吹き飛ばして除去（エアブロー）する。
しかる後、前述と逆の動作で、基板ホルダ３４で保持しためっき後の基板を搬送ロボット２２のハンド２６に引き渡す。
【００５２】
図４及び図５は、基板ホルダ３４のメンテナンス時の状態を示す。つまり、メンテナンス時にあっては、基板ホルダ３４をレール３６に沿ってスライド板３８とともに、めっき槽３２の側方にスライドさせ、これによって、作業スペースを確保して、シールユニット１１６の交換等、基板ホルダ３４のメンテナンスを容易かつ迅速に行うことができる。
【００５３】
次に、上記のように構成した基板処理装置による一連の基板処理を、バンプ処理を例にして説明する。先ず、図１２（ａ）に示すように、表面に給電層としてのシード層５００を成膜し、このシード層５００の表面に、例えば高さＨが２０〜１２０μｍのレジスト５０２を全面に塗布した後、このレジスト５０２の所定の位置に、例えば直径Ｄが２０〜２００μｍ程度の開口部５０２ａを設けた基板Ｗをその表面（被めっき面）を上にした状態でカセットに収容し、このカセットをカセット台１０に搭載する。
【００５４】
そして、このカセット台１０に搭載したカセットから、第１搬送ロボット１６で基板Ｗを１枚取出し、アライナ１２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１２で方向を合わせた基板Ｗを第２搬送ロボット２２でアライナ１２から取出し、反転機構２４を介して、基板Ｗを水平状態から鉛直状態に９０゜反転させ、この反転させた基板Ｗを、いずれか１つのめっき装置２０の基板ホルダ３４に受渡す。そして、前述と同様にして、基板ホルダ３４で保持した基板Ｗの表面にめっきを施し、純水による洗浄及びエアブローを行った後、この基板ホルダ３４で保持した基板Ｗを第２搬送ロボット２２に受渡す。この第２搬送ロボット２２は、基板ホルダ３４から鉛直状態で受取った基板Ｗを鉛直状態から水平状態に９０゜反転させ、この反転後の基板Ｗをリンサドライヤ１４に搬送して載置する。
【００５５】
このリンサドライヤ１４でリンス及び高速回転によるスピンドライ（水切り）を行った基板Ｗをカセット台１０に搭載したカセットに戻して作業を完了する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、レジスト５０２に設けた開口部５０２ａ内にめっき膜５０４を成長させた基板Ｗが得られる。
【００５６】
そして、前述のようにしてスピンドライした基板Ｗを、例えば温度が５０〜６０℃のアセトン等の溶剤に浸漬させて、図１２（ｃ）に示すように、基板Ｗ上のレジスト５０２を剥離除去し、更に図１２（ｄ）に示すように、めっき後の外部に露出する不要となったシード層５００を除去する。次に、この基板Ｗに形成しためっき膜５０４をリフローさせることで、図１２（ｅ）に示すように、表面張力で丸くなったバンプ５０６を形成する。更に、この基板Ｗを、例えば、１００℃以上の温度でアニールし、バンプ５０６内の残留応力を除去する。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の外周部をシールリングでシールして基板を保持した基板ホルダでめっき槽の開口部を水密的にシールして閉塞することで、シールリングによるシールの完全性を図り、しかも、めっき処理に際して、基板ホルダがめっき槽の一部を構成するようにすることで、めっき装置としてのより小型コンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図である。
【図２】 本発明の実施の形態のめっき装置の基板を基板ホルダ内に挿入した時の状態の斜視図である。
【図３】 同じく、めっき処理時における斜視図である。
【図４】 同じく、メンテナンス時におけるめっき槽の後方から見た斜視図である。
【図５】 同じく、メンテナンス時におけるめっき槽の前方から見た斜視図である。
【図６】 同じく、めっき槽の断面及びめっき液管理供給システムの系統を示す図である。
【図７】 同じく、図６の一部を拡大して示す拡大図である。
【図８】 同じく、基板ホルダの要部を示す断面図である。
【図９】 同じく、基板ホルダで基板を保持する過程を工程順に示す断面図である。
【図１０】 同じく、基板ホルダでめっき槽の開口部を閉塞してめっき処理を行う際のめっき開始直前までを工程順に示す断面図である。
【図１１】 同じく、基板ホルダでめっき槽の開口部を閉塞してめっき処理を行う際のめっき開始以降を工程順に示す断面図である。
【図１２】 基板上にバンプ（突起状電極）を形成する過程を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１０ カセット台
１２ アライナ
１４ リンサドライヤ
１６，２２ 搬送ロボット
２０ めっき装置
２６ ハンド
３２ めっき槽
３４ 基板ホルダ
３８ スライド板
４２ 槽本体
４２ｃ 開口部
４３ オーバフロー槽
４４ 仕切り板
４６ アノード
５０ シール材
５２ 堰部材
５４ めっき液溜め室
５６ レギュレーションプレート
５９ めっき液噴射ノズル
６０ パドル
６２ 流体噴射ノズル
６４ ノズルヘッド
６８ シール板
６８ａ 吸着孔
７０ めっき液供給タンク
７２ めっき液供給系
７４ めっき液補助供給系
７６ めっき液管理系
７８ めっき液主供給流路
９０ 分岐流路
９２ めっき液供給流路
９４ めっき液排水流路
９６ めっき液補助供給路
１０６ 循環流路
１１０ 押付けシリンダ
１１４ 保持ヘッド
１１４ａ 平坦面
１１４ｂ 凹部
１１６ シールユニット
１１８ ケーシング
１２０ 前後動シリンダ
１２２ 案内ロッド
１２４ スライド軸受
１２８ ホルダピン
１２８ａ 凹部
１３０ 仮止め用シリンダ
１３２ 支持体
１３６ シール材
１４０ シールリング
１４２ カソード電極
Claims (9)
- 側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、前記めっき槽の内部に昇降自在に配置され、該めっき槽の内部にめっき液溜め室を区画形成して該めっき液溜め室内のめっき液中に前記アノードを浸漬させる堰部材と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを備え、
前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールし前記めっき槽内に導入しためっき液に前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を接触させてめっきを行うようにしたことを特徴とするめっき装置。 - 前記基板ホルダは、横方向にスライド自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
- 前記堰部材で区画形成されためっき液溜め室内のめっき液を循環させるめっき液補助供給系を有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置。
- 前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液を排水するめっき液排水手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置。
- 前記基板ホルダで保持しためっき後の基板の露出表面に向けて流体を噴射する流体噴射ノズルが備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置。
- 前記基板ホルダには、前記シールリングと前記カソード電極とを一体化したシールユニットが着脱自在に備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置。
- 前記シールユニットには、前記めっき槽の開口部を水密的にシールするシール材が装着されていることを特徴とする請求項６記載のめっき装置。
- 側面に開口部を備え内部にアノードを配置しためっき槽と、表面を露出させ外周部をシールリングでシールしカソード電極と接触させた状態で基板を保持する基板ホルダとを準備し、
前記めっき槽の内部に堰部材を介して区画形成しためっき液溜め室内にめっき液を導入し該めっき液中に前記アノードを浸漬させ、
前記基板ホルダで前記めっき槽の開口部を水密的にシールした後、前記めっき槽内の前記めっき液溜め室以外の空間内にめっき液を導入して前記基板ホルダで保持した基板の露出表面を該めっき液に接触させ、
前記堰部材を上昇させた後、前記アノードと前記カソード電極との間にめっき電圧を印加することを特徴とするめっき方法。 - 前記めっき槽内に導入しためっき液の前記めっき液溜め室以外のめっき液をめっき終了後に排水することを特徴とする請求項８記載のめっき方法。
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