JP4939484B2 - 電気めっき用陰極カートリッジ - Google Patents
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Description
本発明は、一対の絶縁体でシリコンウエハ等の被めっき板を挟持してめっき液に浸し、被めっき板の絶縁体開口から露出する部分にめっきを形成する電気めっき用陰極カートリッジに関する。
近年、めっき技術は各方面の技術分野で応用されており、半導体の配線技術にも用いられている。半導体分野では、半導体の高集積化及び高性能化を実現するために、配線ピッチを縮小することが求められており、最近では、ダマシンプロセスと呼ばれる配線技術が採用されている。ダマシンプロセスは、層間絶縁膜を成膜後にドライエッチングプロセスを行うことによって配線溝を確保し、その配線溝にめっきにより配線材料を埋め込む方法である。
また、他のめっき技術を使用した最新技術として、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）といわれる微小機械部品を作成するための技術がある。ＬＩＧＡは、Ｘ線によりアクリル樹脂を鋳型加工し、この型にめっきを厚く堆積させることにより、金属微小部品を型取りする技術である。
これらのめっき技術を実現するためには、被めっき板に形成された溝にめっきを均一に堆積させる必要がある。そこで、特許文献１に示すように、一対の絶縁体で被めっき板を挟持してめっき液に浸し、被めっき板の絶縁体開口から露出する部分にめっきを形成する電気めっき用陰極カートリッジが提案されている。この陰極カートリッジでは、被めっき板の周縁部に電極リングの突起を接触させて直流電源の陰極に接続しているが、めっき形成による電極リングと被めっきの固着を防止するため、一対の絶縁体の合わせ面で電極リングの内側と外側にリング状のシール部材を配設してある。
特願２００３−３０１２９９号公報（段落００１１〜段落００１４、図１）
ところで、半導体分野では、被めっき板としてシリコンウエハが使用されているが、近年、その肉厚は小さくなる傾向がある。特許文献１の陰極カートリッジでは、一対の絶縁体を螺子止めしてシリコンウエハを挟持しているため、螺子の締付が強過ぎると、シリコンウエハが破損する虞がある。
本発明は、このような事情に鑑み、絶縁体による被めっき板の挟持力が大きくても、被めっき板が破損する虞のない電気めっき用陰極カートリッジの提供を目的とする。
前記課題を解決するための本発明は、一方に開口が形成された一対の絶縁体で被めっき板を挟持してめっき液に浸し、前記被めっき板の前記開口から露出する部分にめっきを形成する電気めっき用陰極カートリッジにおいて、リング状に形成されて、前記開口を取り囲むように前記開口が形成された一方の絶縁体と前記被めっき板との間に挟まれた内側のシール部材と、リング状に形成されているとともに、前記内側のシール部材の外周側に配置されて前記一対の絶縁体の間に挟まれた外側のシール部材と、前記内側のシール部材と前記外側のシール部材との間に配置されるように前記一方の絶縁体の合わせ面に形成されたリング状の凹部に固定されるとともに、周方向に間隔をおいて複数の穴を設けられたリング部材と、前記リング部材の複数の穴に植設されて、前記被めっき板の周縁部に接触するピン本体を備えた陰極接続用のピン部材と、を備え、前記ピン部材は、前記ピン本体を前記被めっき板と略直交する方向に移動自在に構成する一方、前記ピン本体を前記被めっき板側へ付勢する付勢手段を有し、前記一方の絶縁体には、前記リング部材が固定される前記凹部に開口する空気吸引通路が形成され、該リング部材には、前記絶縁体の合わせ面であって前記被めっき板の周縁とその外側のシール部材との間に形成される隙間と空気吸引通路とを連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
前記ピン部材は、前記リング部材に埋設されたハウジングと、該ハウジングから先端を突出させて前記ハウジング内に移動自在に収容されたピン本体と、前記付勢手段であり前記ハウジング内に収容されて前記ピン本体を付勢するスプリングとを備え、該スプリングで前記ピン本体を付勢してその先端を前記被めっき板に当接させることが好ましい。
本発明によれば、付勢手段でピン部材を付勢して被めっき板に接触させているので、絶縁体による被めっき板の挟持力が大きくても、被めっき板が破損する虞はない。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の電気めっき用陰極カートリッジの分解斜視図、図２はシリコンウエハをセットする前の一方の絶縁体を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５はピン部材の断面図である。
図１は本発明の電気めっき用陰極カートリッジの分解斜視図、図２はシリコンウエハをセットする前の一方の絶縁体を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５はピン部材の断面図である。
本実施形態に係る電気めっき用陰極カートリッジ（以下、陰極カートリッジという）１は、一対の絶縁体２,３でシリコンウエハ（被めっき板）Ｗを挟持してめっき液に浸し、一方の絶縁体２の開口４から露出するシリコンウエハＷの表面にめっきを形成するものである。２つの絶縁体２,３はアクリル等の樹脂で板状に成形してあり、一方の絶縁体２の合わせ面２ａには、リング状の凹部５が開口４を取り囲むようにして同芯状に形成してある。この凹部５は、幅方向中央部の深い部分５ａにリング部材６を収容し、その両側の浅い部分５ｂにはＯリング（シール部材）７を収容してある（図３参照）。
リング部材６は樹脂部６ａと金属部６ｂからなる。樹脂部６ａはシリコンウエハＷの挟持力を緩衝すべく軟質の樹脂材で成形されている。金属部６ｂは導電性の高い金属材で成形されている。そして、樹脂部６ａと金属部６ｂをビス３３で共締めして凹部５の底面に固定してある。
リング部材６の表面で幅方向内周側に寄った箇所には、ピン部材１０がリング部材６を周方向に８等分するように植設してある（図２参照）。リング部材６は、ピン部材１０を植設するため、樹脂部６ａに貫通孔３４を設ける一方、金属部６ｂには有底の孔３５を設けてある（図１参照）。ピン部材１０は、図５に示すように、リング部材６の孔３４,３５に挿入されるハウジング１０ｂと、ハウジング１０ｂから先端を突出させてハウジング１０ｂ内に移動自在に収容されたピン本体１０ａと、ハウジング１０ｂ内に収容されてピン本体１０ａを付勢するスプリング１０ｃとを備え、ピン本体１０ａとハウジング１０ｂを黄銅等の導電材で成形してある。
一方の絶縁体２には、シリコンウエハＷを直流電源（図示せず）の陰極に接続する導体１４を通すための挿通孔１２と、他方の絶縁体３を吸引してＯリング７に密着させるための空気吸引通路１３とが形成してある。導体１４の一端はパッキン１５を通して絶縁体２の端面から突出してコネクタ１６を構成している。一方、導体１４の他端は挿通孔１２から凹部５内に突出してリング部材６にビス３２で固定してある（図３参照）。なお、リング部材６には周方向４等分箇所に孔３０を設けてあり、そのうちの１つに導体１４との固定用ビス３２を挿通し、残りの孔３０に絶縁体２との固定用ビス３３を挿通してある（図１参照）。
空気吸引通路１３の一端は、凹部５の深い部分５ａに開口してリング部材６の貫通孔３１に連通している（図４参照）。一方、空気吸引通路１３の他端は、絶縁体２の端面に設けた連結部材１７に接続している（図１参照）。いま、空気吸引通路１３内の空気をポンプＰで吸引すると、絶縁体２,３の合わせ面２ａ,３ａであって、シリコンウエハＷの周縁とその外側のＯリング７との間に形成される隙間Ｓ内の空気がリング部材６の貫通孔３１から吸い出され、絶縁体３の合わせ面３ａがＯリング７とシリコンウエハＷの表面に密着する。つまり、絶縁体２,３はビス１８で仮止めしておけばよいので、絶縁体２にビス１８の挿通孔１９を形成し、これに対応する螺子孔２０を絶縁体３に形成してある。
この陰極カートリッジ１にシリコンウエハＷを装着する場合、シリコンウエハＷをピン部材１０の全部と接触するようにしてリング部材６に載置し（図２参照）、その上から絶縁体３を被せてビス１８で仮止めした後、連結部材１７をポンプＰに接続して空気吸引通路１３内の空気を吸引すればよい。すると、シリコンウエハＷが絶縁体２,３により挟持され、その周縁部が内側のＯリング７とリング部材６に密着してピン部材１０のピン本体１０ａを貫通孔３４内に押し込む一方、絶縁体３の合わせ面３ａでシリコンウエハＷの外側の部分がＯリング７に密着する（図３参照）。つまり、ピン部材１０とシリコンウエハＷの接触箇所が内側と外側のＯリング７,７によりシールされるとともに、シリコンウエハＷがピン部材１０とリング部材６の金属部６ｂと導体１４を介してコネクタ１６と電気的に接続される。
このようにしてシリコンウエハＷを陰極カートリッジ１に装着した後、図示しないめっき槽内のめっき液に陰極カートリッジ１を立て掛けて浸し、めっき液中で絶縁体２の開口４を金属板と対向させる。そして、コネクタ１６を直流電源の陰極に接続する一方、金属板を直流電源の陽極に接続する。すると、金属板の元素がイオン化してめっき液に溶出し、シリコンウエハＷの開口４から露出する部分に析出してめっき層を形成する。
この陰極カートリッジ１では、ピン部材１０のピン本体１０ａがスプリング１０ｃで付勢されてシリコンウエハＷに接触しているので、絶縁体２,３によるシリコンウエハＷの挟持力が大きくても、シリコンウエハＷが破損する虞はない。
さらに、空気吸引通路１３内の空気を吸引し、絶縁体３をＯリング７に対して均一に密着させることで、シール性の向上を図っているが、シリコンウエハＷの肉厚があまり小さくない場合には、空気吸引通路１３内の空気吸引ではなくて、ビス１８の締付によりシリコンウエハＷの挟持を行ってもよい。
なお、以上の実施形態では、空気吸引通路１３を開口４のある側の絶縁体３に設置してあるが、図４に２点鎖線で示すように、他方の絶縁体２に空気吸引通路１３を設置してもよい。
さらに、ピン部材１０を開口４のある側の絶縁体３に設置してあるが、これを他方の絶縁体２に移してもよい。
ところで、以上の実施形態では、被めっき板としてシリコンウエハＷにめっき処理を施しているが、めっき処理の対象はガラス基板やセラミック基板などでもよし、その形状は円形ではなく四角形等であってもよい。また、被めっき板の形状に倣ってリング部材６とシール部材７を形成しておけばよい。
さらに、ピン部材１０を開口４のある側の絶縁体３に設置してあるが、これを他方の絶縁体２に移してもよい。
ところで、以上の実施形態では、被めっき板としてシリコンウエハＷにめっき処理を施しているが、めっき処理の対象はガラス基板やセラミック基板などでもよし、その形状は円形ではなく四角形等であってもよい。また、被めっき板の形状に倣ってリング部材６とシール部材７を形成しておけばよい。
１ 電気めっき用陰極カートリッジ
２ 絶縁体
２ａ 合わせ面
３ 絶縁体
３ａ 合わせ面
４ 開口
５ 凹部
６ リング部材
６ａ 樹脂部
６ｂ 金属部
７ Ｏリング
１０ ピン部材
１０ａ ピン本体
１０ｂ ハウジング
１０ｃ スプリング
１２ 挿通孔
１３ 空気吸引通路
１４ 導体
１５ パッキン
１６ コネクタ１６
１７ 連結部材
１８ ビス
１９ 挿通孔
２０ 螺子孔
３０ 孔
３１ 貫通孔
３２ ビス
３３ ビス
３４ 貫通孔
３５ 孔
Ｐ ポンプ
Ｓ 隙間
Ｗ シリコンウエハ
２ 絶縁体
２ａ 合わせ面
３ 絶縁体
３ａ 合わせ面
４ 開口
５ 凹部
６ リング部材
６ａ 樹脂部
６ｂ 金属部
７ Ｏリング
１０ ピン部材
１０ａ ピン本体
１０ｂ ハウジング
１０ｃ スプリング
１２ 挿通孔
１３ 空気吸引通路
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３２ ビス
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３５ 孔
Ｐ ポンプ
Ｓ 隙間
Ｗ シリコンウエハ
Claims (2)
- 一方に開口が形成された一対の絶縁体で被めっき板を挟持してめっき液に浸し、前記被めっき板の前記開口から露出する部分にめっきを形成する電気めっき用陰極カートリッジにおいて、
リング状に形成されて、前記開口を取り囲むように前記開口が形成された一方の絶縁体と前記被めっき板との間に挟まれた内側のシール部材と、
リング状に形成されているとともに、前記内側のシール部材の外周側に配置されて前記一対の絶縁体の間に挟まれた外側のシール部材と、
前記内側のシール部材と前記外側のシール部材との間に配置されるように前記一方の絶縁体の合わせ面に形成されたリング状の凹部に固定されるとともに、周方向に間隔をおいて複数の穴を設けられたリング部材と、
前記リング部材の複数の穴に植設されて、前記被めっき板の周縁部に接触するピン本体を備えた陰極接続用のピン部材と、を備え、
前記ピン部材は、前記ピン本体を前記被めっき板と略直交する方向に移動自在に構成する一方、前記ピン本体を前記被めっき板側へ付勢する付勢手段を有し、
前記一方の絶縁体には、前記リング部材が固定される前記凹部に開口する空気吸引通路が形成され、
該リング部材には、前記絶縁体の合わせ面であって前記被めっき板の周縁とその外側のシール部材との間に形成される隙間と空気吸引通路とを連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする電気めっき用陰極カートリッジ - 前記ピン部材は、前記リング部材に埋設されたハウジングと、該ハウジングから先端を突出させて前記ハウジング内に移動自在に収容されたピン本体と、前記付勢手段であり前記ハウジング内に収容されて前記ピン本体を付勢するスプリングとを備え、該スプリングで前記ピン本体を付勢してその先端を前記被めっき板に当接させることを特徴とする請求項１に記載の電気めっき用陰極カートリッジ。
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2008
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