JP5155755B2 - 磁性体膜めっき装置及びめっき処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、磁性体膜めっき装置及びめっき処理設備に関し、特に半導体ウェハ等の基板表面に形成された金属の露出表面に磁性体膜を形成するのに使用される磁性体膜めっき装置及びめっき処理設備に関する。

例えばＭＲＡＭや磁気ヘッドなどのデバイスに電解めっきにより磁性体膜を成膜する技術としては、例えばめっき槽内のめっき液中に浸漬させ、被めっき面（表面）を下向きにして基板を水平に配置し、めっき槽を挟むように配設された電磁石（もしくは永久磁石）で基板の周囲に水平方向の磁界を形成しながら、基板と該基板に平行に配置されたアノードとの間にめっき電流を流すようにしたものが知られている（特許文献１参照）。また、基板に平行な磁界を与えるため、主磁石の他に該主磁界によって形成される主磁界を修正する補助磁石を使用することが提案されている（特許文献２参照）。

出願人は、半導体ウェハ等の基板表面に銅めっき等の一連のめっきを行うめっき装置として、基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダへの基板の脱着を行う基板脱着部と、めっきを行うめっき槽と、基板ホルダを搬送する基板ホルダ搬送装置を有するめっき装置を提案している（特許文献３参照）。このめっき装置によれば、基板を鉛直してめっき槽内のめっき液に浸漬させるため、めっきに際して、気泡の抜けが比較的良く、めっき装置として広い設置面積を占めることなく、しかも自動化に適しているというメリットがある。

特開平５−１７８９８号公報 特開昭６１−１９００９１号公報 特許第３９７９８４７号明細書

しかしながら、例えばめっき槽内のめっき液中に浸漬させ、表面（被めっき面）を下向きにして水平に配置した基板の該表面（被めっき面）に電解めっきによって磁性体膜を形成しようとすると、気泡の抜けが一般に悪く、しかも、めっき装置として広い設置面積を必要とするばかりでなく、自動化が一般に困難である。

また、磁性体膜を電解めっきで形成する場合には、アノードに強磁性体を使用する場合がある。このように、アノードに強磁性体を使用し、基板の周囲に磁界を形成しながら、基板の表面（被めっき面）に電解めっきによって磁性体膜を形成すると、強磁性体からなるアノードの存在により、磁力線が基準方向から所定角度だけずれてしまい、磁力密度を基板面内で均一にすることが難しくなる。このように、磁力密度が基板面内で不均一となると、基板上に形成される磁性体膜の磁気異方性の均一性に影響を与える。なお、引用文献２に記載の発明における補助磁石は、アノードを入れたことによる影響を考慮したものではなく、したがって、アノードに強磁性体を使用すると、アノード（強磁性体）の存在が基板上に形成される磁性体膜の磁気異方性の均一性に影響を与えると考えられる。

本発明は上記に鑑みて為されたもので、気泡の抜けが比較的よく、広い設置面積を必要としないディップ方式を採用し、しかもアノードとして強磁性体を使用したとしても、磁気異方性の均一性に影響を与えることを極力防止しつつ、基板表面に磁性体膜を形成することができるようにした磁性体膜めっき装置及びめっき処理設備を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内部にめっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽の内部のめっき液に浸漬される位置に鉛直に配置され、めっき時にめっき電源の陽極に接続されるアノードと、基板を保持して前記アノードと対向する位置に位置させる基板ホルダと、前記めっき槽の周囲に配置され、前記基板ホルダで保持して前記アノードと対峙した位置に位置させた基板の周囲に基板に平行な鉛直方向の磁界を発生させる、筒状の電磁石からなる磁界発生装置を有し、前記アノードの外周には、該アノードの外周を取囲み、外形形状が基板の外形形状より大きく、めっき時にめっき電源の陽極に接続される第１ダミーアノードが配置されていることを特徴とする磁性体膜めっき装置である。
これにより、気泡の抜けが比較的よく、広い設置面積を必要としないディップ方式を採用して、基板表面に磁性体膜を形成することができる。

前記アノードの外周に、該アノードの外周を取囲み、外形形状が基板の外形形状より大きく、めっき時にめっき電源の陽極に接続される第１ダミーアノードを配置することにより、アノードにニッケル等の強磁性材料を使用した時に、基板面内の磁束の基準方向からのズレを小さくすることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１ダミーアノードの外形形状は矩形であることを特徴とする請求項１記載の磁性体膜めっき装置である。
第１ダミーアノードは、磁束の基準方向と直角に交わるため、矩形とすることにより、基板近傍の磁力線を基準方向に近くすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記めっき槽には、前記基板ホルダで保持して前記アノードと対峙した位置に位置させる基板の裏面側に位置して、めっき時にめっき電源の陽極に接続される第２ダミーアノードが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体膜めっき装置である。
これにより、磁力線が垂直方向に対して基板の法線方向へ傾く影響を小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、前記第２ダミーアノードは、前記アノードを加えた前記第１ダミーアノードと等しい形状及び大きさを有することを特徴とする請求項３記載の磁性体膜めっき装置である。
請求項５に記載の発明は、前記基板ホルダに保持された基板表面、前記アノード、前記第１ダミーアノード、及び前記第２ダミーアノードは、前記めっき槽内に互いに平行に配置されることを特徴とする請求項３または４記載の磁性体膜めっき装置である。

請求項６に記載の発明は、基板は、前記磁界発生装置によって磁界が形成される空間の中心に配置され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磁性体膜めっき装置である。

請求項７に記載の発明は、前記めっき槽の内部には、めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌パドルが配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
これにより、攪拌パドルを介して基板の表面に沿っためっき液の流れを該表面の全面でより均等にして、基板の全面に亘ってより均一な膜厚の磁性体膜（めっき膜）を形成することができる。

請求項８に記載の発明は、前記めっき槽の内部には、めっき槽内の電場を調整する電場調整板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。

請求項９に記載の発明は、前記基板ホルダの下部には、めっき液が下方に滴下するのを防止する受け皿が備えられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
このように、めっき液が下方に滴下するのを防止する受け皿を備えることにより、めっき終了後、基板ホルダをめっき槽から引上げて搬送する際に、めっき液が基板ホルダから滴下して、電磁石やめっき槽の外部に落下してしまうことを防止することができる。

請求項１０に記載の発明は、前記めっき槽には、前記基板ホルダを所定の位置に固定するエアバッグが備えられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
これにより、めっき槽内の磁界を乱す要因となる磁石を使用することなく、基板ホルダをめっき槽の所定の位置に固定することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記磁界発生装置には、該磁界発生装置を貫通して前記めっき槽の上部に達する排気ダクトが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
これにより、排気ダクト方向に向かう空気の流れを生じさせ、この流れにめっき槽から蒸発した蒸気を乗せて排気することで、この蒸気による基板の汚染を防止することができる。排気ダクトの数は、任意に設定される。

請求項１２に記載の発明は、前記基板ホルダには、基板を保持する時に基板のノッチ部内に入り込んで基板の基板ホルダに対する向きを合わせるノッチピンが備えられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
これにより、例えばアライナを介して、基板ホルダに対する基板のノッチ部の向きを合わせた後、基板ホルダで基板を保持する時に、基板ホルダに対する基板のノッチ部の向きを常に正確に一定にすることができる。

請求項１３に記載の発明は、前記磁界発生装置は、鉛直方向に配置され、独立した電流を流すことで、鉛直方向に強さの異なる磁界を発生させる複数のコイルを有していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
請求項１４に記載の発明は、前記複数のコイルは、上段コイル、中段コイル及び下段コイルからなり、前記中段コイルは、基板と等しい高さに設置され、前記上段コイル及び前記下段コイルは、前記中段コイルから等距離に設置されていることを特徴とする請求項１３に記載の磁性体膜めっき装置である。
請求項１５に記載の発明は、前記アノードは、強磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。
請求項１６に記載の発明は、前記アノードは、不溶解アノードからなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置である。

請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至１６のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置と、基板の向きを合わせるアライナと、前記磁性体膜めっき装置と前記アライナとを内部に収容するメインフレームとを有することを特徴とするめっき処理設備である。

請求項１８に記載の発明は、前記磁性体膜めっき装置の前記めっき槽が前記メインフレーム内に複数備えられていることを特徴とする請求項１７記載のめっき処理設備である。

請求項１９に記載の発明は、前記メインフレーム内にプリウェット槽、プリソーク槽、ブロー槽及びリンス槽のいずれか、または複数の槽が収容されていることを特徴とする請求項１７または１８記載のめっき処理設備である。
これにより、一連のめっき処理を同一設備内で連続して行うことができる。

請求項２０に記載の発明は、前記磁性体膜めっき装置の前記基板ホルダを搬送する基板ホルダ搬送装置を備え、基板は、基板ホルダで保持された状態で、各槽間を搬送されることを特徴とする請求項１９記載のめっき処理設備である。

前記基板着脱部は、前記基板ホルダを２個横方向にスライド自在に並列して載置できるように構成されていてもよい。これにより、基板ホルダを開閉させる開閉機構を１台で済ますとともに、基板搬送装置を横移動させる必要をなくすことができる。

本発明によれば、広い設置面積を必要としないディップ方式を採用し、しかもアノードとして強磁性体を使用したとしても、磁気異方性の均一性に影響を与えることを極力防止しつつ、基板表面に磁気異方性をもった磁性体膜を形成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、半導体ウェハ等の基板の表面（被めっき面）に、パーマロイ（Ｎｉ／Ｆｅ＝８０／２０％）からなる磁性体膜を形成するようにしている。この場合、めっき液として、パーマロイを形成できるものを用いる。なお、アノードとして、例えば強磁性体であるニッケル（Ｎｉ）や、不溶解アノード（例えばＴｉ上にＩｒＯ_２をコーティングしたもの、あるいはＴｉ上にＰｔを１μｍのクラッド処理したもの）が用いられる。また、磁性体膜としては、パーマロイの他に、コバルトやコバルト合金等が挙げられる。

図１は、めっき処理設備の全体配置図を示す。このめっき処理設備は、基板のめっき前処理、めっき処理及びめっき後処理のめっき全工程を連続して自動的に行うようにしたもので、外装パネルを取付けたメインフレーム１０の内部は、仕切板１２によって、基板のめっき処理及びめっき液が付着した基板の処理を行うめっき空間１４と、それ以外の処理、すなわちめっき液に直接には関わらない処理を行う清浄空間１６に区分されている。清浄空間１６には、内部に複数の半導体ウェハ等の基板を収納したＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等の基板カセットを載置搭載するロード・アンロードポート１８が接続され、メインフレーム１０には、操作パネル（図示せず）が備えられている。

清浄空間１６内に位置して、ロード・アンロードポート１８に搭載された基板カセット内の基板の搬出入及び基板の搬送を行う基板搬送ロボット２０と、基板のノッチ部やオリエンテーションフラット部等の位置合せを行うアライナ２２と、めっき処理後の基板を純水等の洗浄液で洗浄（リンス）し高速回転させて乾燥させる洗浄・乾燥装置２４と、基板ホルダ２６（図２及び図４等参照）を２枚並列に配置して、この各基板ホルダ２６との間で基板の脱着を行う、基板受渡し部としての基板脱着台２８が備えられている。

清浄空間１６内に配置された基板搬送ロボット２０は、表面（被めっき面）を上向きにした水平姿勢で基板を保持して基板の搬出入を行い、アライナ２２及び洗浄・乾燥装置２４は、表面（被めっき面）を上向きにした水平姿勢で基板を保持して処理する。

めっき空間１４内には、仕切板１２側から順に、基板ホルダ２６の保管及び一時仮置きを行う４対（合計８個）のストッカ槽３０と、基板を純水に浸漬させて濡らすことで表面の親水性を良くする一対のプリウェット槽３２と、基板の表面に形成したシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸などの薬液でエッチング除去する一対のプリソーク槽３４と、リンス（水洗）後の基板の水切りを行う一対のブロー槽３６と、めっき後の基板を純水でリンス（水洗）する一対のリンス槽３８と、２対（合計４個）のめっき槽４０が順に配置されている。更に、メインフレーム１０の内部の該メインフレーム１０とめっき槽４０との間には、基板ホルダ２６やアノードホルダ２２２（図８参照）を装置から出し入れする際の出し入れ口となる一対のサービス槽４２が設けられている。

この例では、図８に示すように、基板ホルダ２６、めっき槽４０及び該めっき槽４０の周囲に配置された円筒状の電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４で磁性体膜めっき装置１１０を構成するようにしている。

基板脱着部２８及び各槽の側方に位置して、該側方に沿って直線状に延びる搬送レール４４と基板ホルダ２６を保持して該搬送レール４４に沿って走行するトランスポータ４５とを有する基板ホルダ搬送装置４６が配置されている。このトランスポータ４５は、図２及び図３に示すように、鉛直方向に延びて搬送レール４４に沿って走行するボディ４７と、このボディ４７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４８を備えており、このアーム４８に、基板ホルダ２６を着脱自在に保持する基板ホルダ保持部４９が２個並列に備えられている。

アーム４８の基端部には、回転機構５０を介して回転自在な回転軸５１が鉛直方向に垂設され、この回転軸５１の下端に、水平方向に延びる受け皿５２の基端が連結されている。この受け皿５２は、上方に開放した横断面半円状に形成され、回転軸５１側の端部には、受け皿５２内に溜めためっき液を下方に排出するドレン５３が設けられている。これにより、基板ホルダ２６をめっき槽４０から引上げて搬送する時、受け皿５２を基板ホルダ２６の下方に位置させて、基板ホルダ２６の下端から滴下するめっき液を受け皿５２で受けることで、めっき液が電磁石１１２（磁界発生装置１１４）やめっき槽４０の外部に位置する他の機器等に落下するのを防止し、しかも回転機構５０を介して、受け皿５２を基板ホルダ２６の上下動の際に邪魔とならない、図３に点線で示す待避位置に回転させることができるようになっている。

前述のように、各基板ホルダ２６は、各めっき槽４０及び該各めっき槽４０の周囲に配置された円筒状の電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４で磁性体膜めっき装置１１０を構成する（図８参照）のであるが、各基板ホルダ２６は、基板を保持したまま、基板ホルダ搬送装置５４を介して、各槽間で基板を搬送する役割も果たす。

基板ホルダ２６は、図４乃至図７に示すように、例えば塩化ビニル製で矩形平板状の固定保持部材５４と、この固定保持部材５４にヒンジ５６を介して開閉自在に取付けた可動保持部材５８とを有している。なお、この例では、可動保持部材５８を、ヒンジ５６を介して開閉自在に構成した例を示しているが、例えば可動保持部材５８を固定保持部材５４に対峙した位置に配置し、この可動保持部材５８を固定保持部材５４に向けて前進させて開閉するようにしてもよい。

この可動保持部材５８は、基部５８ａと、この例ではリング状の支持部５８ｂとを有し、例えば塩化ビニル製で、下記の押えリング６２との滑りを良くしており、その支持部５８ｂの固定保持部材５４側表面に、リング状で一方のリップ部を長くした横断面略コ字状のシール部材（シールリング）６０が固定保持部材５４側に開口して取付けられている。可動保持部材５８の固定保持部材５４と反対側には、押えリング６２が回転自在に支承され、この押えリング６２の外周面にスライドプレート６４が取付けられている。この押えリング６２は、酸化性環境に対して耐食性に優れ、十分な剛性を有する、例えばチタンから構成されている。

スライドプレート６４の外側方に位置して、固定保持部材５４には、内方に突出する突出部を有する逆Ｌ字状のクランパ７０が円周方向に沿って等間隔で立設されている。そして、スライドプレート６４の表面及び該表面を覆うように位置するクランパ７０の内方突出部の下面は、回転方向に沿って互いに逆方向に傾斜するテーパ面となっている。更に、押えリング６２の表面の円周方向に沿った複数箇所（例えば４カ所）には、例えば押えリング６２にねじ込んだ回転ピンからなる突起７３が設けられ、この突起７３を回転機構で引っ掛けて押えリング６２をスライドプレート６４と一体に回転させるようになっている。

これにより、可動保持部材５８を開いた状態で、固定保持部材５４の中央部に基板Ｗを挿入し、ヒンジ５６を介して可動保持部材５８を閉じた後、押えリング６２を時計回りに回転させて、スライドプレート６４をクランパ７０の突出部の内部に滑り込ませることで、固定保持部材５４と可動保持部材５８とをテーパ面を介して互いに締付けてロックし、押えリング６２を反時計回りに回転させて逆Ｌ字状のクランパ７０の突出部からスライドプレート６４を引き抜くことで、このロックを解くようになっている。そして、このようにして可動保持部材５８をロックした時、シール部材６０の内周面側の短いリップ部６０ａ（図７参照）が基板Ｗの表面に、外周面側の長いリップ部６０ｂ（図７参照）が固定保持部材５４の表面にそれぞれ圧接し、シール部材６０を均一に押圧して、ここを確実にシールする。

固定保持部材５４の中央部には、基板Ｗの大きさに合わせてリング状に突出し、表面を基板Ｗの周縁部に当接させて該基板Ｗを支持する支持面８０となる突条部８２が設けられており、この突条部８２の円周方向に沿った所定位置に凹部８４が設けられている。この各凹部８４内に、下記のハンド９８に設けた外部接点から延びる複数の配線にそれぞれ接続した複数（図示では８個）の導電体（電気接点）８８が配置されて、固定保持部材５４の支持面８０上に基板Ｗを載置した際、この導電体８８の端部が基板Ｗの側方で固定保持部材５４の表面にばね性を有した状態で露出するようになっている。

一方、シール部材６０の一対のリップ部６０ａ，６０ｂで挟まれた内部には、支持体９０（（図７参照）が取付けられ、この支持体９０の導電体８８に対向した位置に、電気接点９２の脚部が固着されている。この電気接点９２は、板ばね形状に形成されている。つまり、この電気接点９２は、内方に板ばね状に突出する接点端部９２ｂを有しており、この接点端部９２ｂにおいて、その弾性力によるばね性を有して容易に屈曲するようになっている。

可動保持部材５８の開閉は、図示しないシリンダと可動保持部材５８の自重によって行われる。つまり、固定保持部材５４には通孔５４ａが設けられ、基板脱着部２８の載置プレート（図示せず）の上に基板ホルダ２６を載置した時に該通孔５４ａに対向する位置にシリンダが設けられている。これにより、シリンダロッドを伸展させ、通孔５４ａを通じて押圧棒で可動保持部材５８の基部５８ａを上方に押上げることで可動保持部材５８を開き、シリンダロッドを収縮させることで、可動保持部材５８をその自重で閉じるようになっている。

この例にあっては、押えリング６２を回転させることにより、可動保持部材５８のロック・アンロックを行うようになっているが、このロック・アンロック機構は、天井側に設けられている。つまり、このロック・アンロック機構は、基板脱着部２８の載置プレートの上に基板ホルダ２６を載置した時、この中央側に位置する基板ホルダ２６の押えリング６２の各突起７３に対応する位置に位置させた把持部材を有し、基板脱着部２８の載置プレートを上昇させ、突起７３を把持部材で把持した状態で把持部材を押えリング６２の軸芯周りに回転させることで、押えリング６２を回転させるように構成されている。このロック・アンロック機構は、１個備えられ、基板脱着部２８の載置プレートの上に載置した２個の基板ホルダ２６の一方をロック（またはアンロック）した後、基板脱着部２８の載置プレートを横方向にスライドさせて、他方の基板ホルダ２６をロック（またはアンロック）するようになっている。

基板ホルダ２６の固定保持部材５４の端部には、基板ホルダ２６を搬送したり、吊下げ支持したりする際の支持部となる一対の略Ｔ字状のハンド９８が連接されている。そして、ストッカ槽３０内においては、この周壁上面にハンド９８の突出端部を引っ掛けることで、これを垂直に吊下げ保持し、この吊下げ保持した基板ホルダ２６のハンド９８を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５で把持して基板ホルダ２６を搬送するようになっている。なお、プリウェット槽３２、プリソーク槽３４、ブロー槽３６、リンス槽３８及びめっき槽４０内においても、基板ホルダ２６は、ハンド９８を介してそれらの周壁に吊下げ保持される。

ここで、磁性体膜めっきにおいては、基板上に形成された構造に対して決まった方向に正確に磁界をかける必要がある場合がある。このため、アライナ２２を介して、基板ホルダ２６に対する基板Ｗのノッチ部の向きを合わせた後、ズレを防止する機能を付与して、基板ホルダ２６に対する基板Ｗのノッチ部の向きを常に正確に一定にすることが望まれる。そこで、この例では、図７に示すように、固定保持部材５４の基板Ｗのノッチ部に対応する位置に棒状の第１ばね部材（ノッチピン）１００を、可動保持部材５８の基板Ｗのノッチ部に対応する位置に板状の第２ばね部材１０２をそれぞれ取付けている。そして、固定保持部材５４と可動保持部材５８との間で基板Ｗを挟持して保持する際に、図７（ｂ）に示すように、第２ばね部材１０２が第１ばね部材１００を内方に押圧し、図７（ｃ）に示すように、第１ばね部材（ノッチピン）１００の先端が内側に湾曲している基板Ｗのノッチ部内に挿入され、これによって、基板ホルダ２６に対する基板Ｗのノッチ部の向きのズレを防止できるようにしている。

この例では、第１ばね部材１００と第２ばね部材１０２の２つのばね部材を使用した例を示しているが、第１ばね部材１００と第２ばね部材１０２とを一体にしてもよい。なお、基板Ｗを基板ホルダ２６で保持した際に基板Ｗのノッチ部内に棒状のばね部材（ノッチピン）が嵌り、基板Ｗの基板ホルダ２６による保持を開放したときに、基板Ｗのノッチ部から棒状のばね部材（ノッチピン）が離れるように構成されていることが望ましいが、弾性変形部材等を利用せずに、固定ピン（ノッチピン）が基板のノッチ部内に挿入されるようにしても良い。上述したように、固定保持部材５４と可動保持部材５８との間で基板Ｗを挟持して保持する動作を利用し、板ばね部材等の弾性部材を変形させるようにすることで、比較的簡単な構成でズレ防止機構を構築することができる。

図８は、磁性体膜めっき装置１１０の概要を示す。図８に示すように、磁性体膜めっき装置１１０は、前述の基板ホルダ２６、めっき槽４０及び該めっき槽４０の周囲に配置された円筒状の電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４から主に構成されている。

めっき槽４０は、内部に一定量のめっき液Ｑを保持するめっき槽本体１８６が備えられ、このめっき液Ｑ中に、基板ホルダ２６のシール部材６０（図７参照）で周縁部を水密的にシールし表面（被めっき面）を露出させて基板ホルダ２６で保持した基板Ｗを浸漬させて垂直に配置するようになっている。めっき槽本体１８６の上方外周には、めっき槽本体１８６の縁から溢れ出ためっき液Ｑを受け止めるオーバーフロー槽２００が備えられている。オーバーフロー槽２００の底部には、ポンプ２０２を備えた循環配管２０４の一端が接続され、循環配管２０４の他端は、めっき槽本体１８６の底部に設けられためっき液供給口１８６ａに接続されている。これにより、オーバーフロー槽２００内に溜まっためっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽本体１８６内に還流される。循環配管２０４には、ポンプ２０２の下流側に位置して、めっき液Ｑの温度を調節する恒温ユニット２０６と、めっき液内の異物をフィルタリング（除去）するフィルタ２０８が介装されている。

更に、めっき槽本体１８６の底部には、内部に多数のめっき液流通口を有する底板２１０が配置されている。これによって、めっき槽本体１８６の内部は、上方の基板処理室２１４と下方のめっき液分散室２１２に区画されている。更に、底板２１０には、下方に垂下する遮蔽板２１６が取付けられている。

これによって、この例のめっき槽４０では、めっき液Ｑは、ポンプ２０２の駆動に伴ってめっき槽本体１８６のめっき液分散室２１２に導入され、底板２１０に設けられた多数のめっき液流通口を通過して基板処理室２１４内に流入し、基板ホルダ２６で保持された基板Ｗの表面に対して略平行に上方に向けて流れてオーバーフロー槽２００内に流出する。このように、このめっき槽４０は、めっきを行う時にポンプ２０２を駆動することで、めっき液Ｑが基板Ｗの表面に対して略平行に移動するようになっている。

めっき槽本体１８６の内部には、基板Ｗの形状に沿った円板状のアノード２２０がアノードホルダ２２２に保持されて垂直に設置されている。このアノード２２０は、めっき槽本体１８６内にめっき液Ｑを満たした時に、このめっき液Ｑ中に浸漬され、基板ホルダ２６で保持してめっき槽本体１８６内の所定の位置に配置される基板Ｗと対面する。更に、めっき槽本体１８６の内部には、アノード２２０とめっき槽本体１８６内の所定の位置に配置される基板ホルダ２６との間に位置して、めっき槽本体１８６内の電場を調整する電場調整板（レギュレーションプレート）２２４が配置されている。電場調整板２２４は、この例では、筒状部２２６と矩形状のフランジ部２２８からなり、材質として、誘電体である塩化ビニルを用いている。筒状部２２６は、電場の拡がりを十分制限できるような開口の大きさ、及び軸心に沿った長さを有している。電場調整板２２４のフランジ部２２８の下端は、底板２１０に達している。

めっき槽本体１８６の内部には、めっき槽本体１８６内の所定の位置に配置される基板ホルダ２６と電場調整板２２４との間に位置して、鉛直方向に延び、基板Ｗと平行に往復動して、基板ホルダ２６と電場調整板２２４との間のめっき液Ｑを攪拌する攪拌パドル２３２が配置されている。このように、めっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌することで、めっき液Ｑ中のイオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。

攪拌パドル２３２は、図９及び図１０に示すように、板厚ｔが３〜５ｍｍの一定の厚みを有する矩形板状部材で構成され、内部に複数の長穴２３２ａを平行に設けることで、鉛直方向に延びる複数の格子部２３２ｂを有するように構成されている。攪拌パドル２３２の材質は、例えばチタンにテフロン（登録商標）コートを施したものである。攪拌パドル２３２の垂直方向の長さＬ_１及び長孔２３２ａの長さ方向の寸法Ｌ_２は、基板Ｗの垂直方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。また、攪拌パドル２３２の横方向の長さＨは、攪拌パドル２３２の往復運動の振幅（ストローク）と合わせた長さが基板Ｗの横方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。

長穴２３２ａの幅及び数は、長穴２３２ａと長孔２３２ａの間の格子部２３２ｂが効率良くめっき液を攪拌し、長穴２３２ａをめっき液が効率良く通り抜けるように、格子部２３２ｂが必要な剛性を有する範囲で格子部２３２ｂが可能な限り細くなるように決めることが好ましい。

この例では、図１０に示すように、各格子部２３２ｂの横断面が長方形になるように長穴２３２ａを垂直に開けている。図１１（ａ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面の四隅に面取りを施してもよく、また図１１（ｂ）に示すように、格子部２３２ｂの横断面が平行四辺形になるように格子部２３２ｂに角度を付けても良い。

図１２に示すように、攪拌パドル２３２は、攪拌パドル２３２の上端に固着したクランプ２３６によって、水平方向に延びるパドルシャフト２３８に固定され、パドルシャフト２３８は、シャフト保持部２４０に保持されつつ左右に摺動できるようになっている。パドルシャフト２３８の端部は、攪拌パドル２３２を左右に直進往復運動させるパドル駆動部２４２に連結され、パドル駆動部２４２は、モータ２４４の回転をクランク機構（図示せず）によりパドルシャフト２３８の直進往復運動に変換する。この例では、パドル駆動部２４２のモータ２４４の回転速度を制御することにより、攪拌パドル２３２の移動速度を制御する制御部２４６が備えられている。なお、パドル駆動部の機構は、クランク機構だけでなく、ボールねじによりサーボモータの回転をパドルシャフトの直進往復運動に変換するようにしたものや、リニアモータによってパドルシャフトを直進往復運動させるようにしたものでも良い。攪拌パドル２３２の移動速度は、攪拌パドル２３２による十分な撹拌効果を得るために、０．２ｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましく、０．５ｍ／ｓｅｃ以上であることが更に好ましい。攪拌パドル２３２の移動速度は、装置設計の観点から、一般的には２．０ｍ／ｓｅｃ以下である。

磁性体膜めっき装置１１０には、めっき時に陽極が導線を介してアノード２２０に、陰極が導線を介して基板Ｗにそれぞれ接続されるめっき電源２５０が備えられている。

この例では、図８に示すように、めっき槽本体１８６とオーバーフロー槽２００を有するめっき槽４０の周囲に筒状の電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４を配置している。この電磁石１１２は、円筒状のヨーク１１６の内周面にコイル１１８を巻き回し、このコイル１１８に電流を流すことによって、基板ホルダ２６で保持された基板の周囲に該基板とほぼ平行な上方に向けた磁界を形成するように構成されている。電磁石１１２は、めっき液に触れても損傷を受けることがないように、めっき液に対する耐めっき液性を有する樹脂で覆われている。

めっき槽４０の周壁上面の所定位置には、図１３に示すように、上方に開口する位置決め用の凹部１２０ａを有する基板ホルダ用コマ１２０が取付けられており、この凹部１２０ａ内に基板ホルダ２６のハンド９８の端部を挿入することで、基板ホルダ２６のめっき槽４０に対する位置決めを行いつつ、基板ホルダ２６をめっき槽４０内に垂下支持するようになっている。この凹部１２０ａの底部には、外部電源から延びる配線１２２に接続されたコマ側接触端子１２４が取付けられ、ハンド９８の端部の該コマ側接触端子１２４に対向する位置には、ホルダ側接触端子１２６が取付けられ、このホルダ側接触端子１２６は、配線１２８を通して前記導電体８８に繋がっている。そして、凹部１２０ａ内に基板ホルダ２６のハンド９８を挿入させた時、両接触端子１２４，１２６が互いに接触して通電するようになっている。

ここに、凹部１２０ａ内にハンド９８の端部が入り易くするため、凹部１２０ａの幅はハンド９８の幅よりやや大きく設定されている。このため、この例では、基板ホルダ用コマ１２０の凹部１２０ａの一側面側にエアバッグ１３０を配置し、図１３（ａ）に示すように、凹部１２０ａ内にハンド９８を挿入した後、図１３（ｂ）に示すように、エア等の気体によりエアバッグ１３０を膨張させ、ハンド９８を凹部１２０ａの他側面側に押付けて、基板ホルダ２６のめっき槽４０に対する位置決めを行うようにしている。基板ホルダ２６を取り外すときには、エアバッグ１３０内の気体を真空で吸い込み、あるいは大気開放させることで、エアバック１３０の体積を縮小させる。これにより、めっき槽４０内の磁界を乱す要因となる磁石を使用することなく、攪拌パドル２３２の運動によりめっき液が流動し、基板ホルダ２６がめっき液の圧力を受けてがたつき、接触端子１２４，１２６間で接触不良が生じることを防止することができる。なお、エアバックの他に、エアシリンダやモータ等を使用してもよい。

この磁性体膜めっき装置１１０によれば、先ず、めっき槽本体１８６の内部に所定の組成を有する所定量のめっき液Ｑを満たし循環させておく。そして、基板Ｗを保持した基板ホルダ２６を下降させて、基板Ｗをめっき槽本体１８６内のめっき液Ｑに浸漬した所定の位置に配置させて垂下保持する。そして、めっき電源２５０の陽極をアノード２２０に、陰極を基板Ｗにそれぞれ接続し、同時に、電磁石１１２のコイル１１８に電流を流して、基板ホルダ２６で保持された基板の周囲に該基板とほぼ平行な上方に向けた磁界を形成する。この状態で、必要に応じて、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に移動させて、電場調整板２２４と基板Ｗとの間のめっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌し、これによって、基板Ｗの表面にめっき膜としての磁気異方性をもつ磁性体膜（パーマロイ）を成長させる。また、必要に応じて循環配管２０４のポンプ２０２を駆動して、めっき槽本体１８６内のめっき液Ｑを循環させつつ冷却または加熱して所定の温度に維持する。そして、所定時間経過後、アノード２２０と基板Ｗをめっき電源２５０から切離し、電磁石１１２のコイル１１８への電流の供給及び攪拌パドル２３２の往復動を停止させてめっきを終了する。

このように構成しためっき処理設備による一連の磁性体膜めっき処理を説明する。先ず、表面に給電層としてのシード層を成膜した基板Ｗを、その表面（被めっき面）を上した状態で基板カセット内に収容し、この基板カセットをロード・アンロードポート１８に搭載する。このロード・アンロードポート１８に搭載したカセットから、基板搬送ロボット２０で基板を１枚取出し、アライナ２２に載せてノッチ部やオリエンタルフラット部などの方向を合わせる。このアライナ２２で方向を合わせた基板を基板搬送ロボット２０で基板着脱部２８まで搬送する。

基板着脱部２８においては、ストッカ槽３０内に収容されていた基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、アーム４８を上昇させた後、基板着脱部２８まで搬送し、アーム４８を９０゜回転させて基板ホルダ２６を水平な状態とする。しかる後、アーム４８を下降させ、これによって、２基の基板ホルダ２６を基板着脱部２８の載置プレートの上に同時に載置し、シリンダを作動させて基板ホルダ２６の可動保持部材５８を開いた状態にしておく。

この状態で、中央側に位置する基板ホルダ２６に基板搬送ロボット２０で搬送した基板を挿入し、シリンダを逆作動させて可動保持部材５８を閉じ、しかる後、ロック・アンロック機構で可動保持部材５８をロックする。この時、図７に示すように、第１ばね部材１００及び第２ばね部材１０２を介して、基板ホルダ２６に対する基板Ｗのノッチ部の向きのズレが防止される。そして、一方の基板ホルダ２６への基板の装着が完了した後、基板脱着部２８の載置プレートを横方向にスライドさせて、同様にして、他方の基板ホルダ２６に基板を装着し、しかる後、載置プレートを元の位置に戻す。

これにより、基板は、その表面（被めっき面）を基板ホルダ２６の開口部から露出させた状態で、周囲をシール部材６０でめっき液が浸入しないようにシールされ、シールによってめっき液に触れない部分において複数の接点と電気的に導通するように固定される。ここで、導電体（電気接点）８８からは基板ホルダ２６のハンド９８まで配線１２８が繋がっており、接触端子１２４，１２６を電気的に接続することで、基板のシード層に給電することができる。

次に、基板を装着した基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、アーム４８を上昇させた後、ストッカ槽３０まで搬送し、アーム４８を９０゜回転させて基板ホルダ２６を垂直な状態となし、しかる後、アーム４８を下降させ、これによって、２基の基板ホルダ２６をストッカ槽３０に吊下げ保持（仮置き）する。この作業を順次繰り返して、ストッカ槽３０内に収容された基板ホルダ２６に順次基板を装着し、ストッカ槽３０の所定の位置に順次吊り下げ保持（仮置き）する。

そして、基板を装着しストッカ槽３０に仮置きした基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、アーム４８を上昇させた後、プリウェット槽３２まで搬送し、しかる後、アーム４８を下降させ、これによって、２基の基板ホルダ２６をプリウェット槽３２内に入れた、例えば純水に浸漬させて基板の表面を濡らして表面の親水性を良くする。なお、基板の表面を濡らし穴の中の空気を水に置換して親水性をよくできるものであれば、純水に限らないことは勿論である。

なお、この時、基板ホルダ２６に備えられていた基板と接点との接触状態を確認するセンサで、この接触状態が不良であると判断した基板を収納した基板ホルダ２６は、ストッカ槽３０に仮置きしたままにしておく。これにより、基板ホルダ２６に基板を装着した時に該基板と接点との間に接触不良が生じても、装置を停止させることなく、めっき作業を継続することができる。この接触不良を生じた基板にはめっき処理が施されないが、この場合には、基板を基板カセットに戻した後にめっき未処理の基板を基板カセットから排除することで、これに対処することができる。

次に、この基板を装着した基板ホルダ２６を、前記と同様にして、プリソーク槽３４に搬送し、プリソーク槽３４に入れた硫酸や塩酸などの薬液に基板を浸漬させてシード層表面の電気抵抗の大きい酸化膜をエッチングし、清浄な金属面を露出させる。更に、この基板を装着した基板ホルダ２６を、前記と同様にして、リンス槽３８に搬送し、このリンス槽３８に入れた純水で基板の表面をリンス（水洗）する。

リンスが終了した基板を装着した基板ホルダ２６を、前記と同様にして、内部めっき液を満たしためっき槽４０に搬送し、めっき槽４０の所定の位置に吊り下げ保持する。この時、図１３（ａ）に示すように、めっき槽４０の基板ホルダ用コマ１２０の凹部１２０ａ内に基板ホルダ２６のハンド９８の端部が挿入されて、接触端子１２４，１２６が互いに接触して通電する。そして、図１３（ｂ）に示すように、エア等の気体によりエアバッグ１３０を膨張させ、ハンド９８を凹部１２０ａの他側面側に押付けて、基板ホルダ２６のめっき槽４０に対する位置決めを行う。そして、めっき槽４０内にめっき液を供給し、オーバーフロー槽２００にめっき液をオーバーフローさせながら、アノード２００と基板との間にめっき電圧を印加し、同時に、電磁石１１２のコイル１１８に電流を流して、基板ホルダ２６で保持された基板の周囲に該基板とほぼ平行な上方に向けた磁界を形成する。そして、必要に応じて、パドル駆動部２４２により攪拌パドル２３２を基板の表面と平行に往復移動させることで、基板の表面に磁気異方性をもつ磁性体膜としてのパーマロイを成膜する。

めっきが終了した後、めっき電源の印加、めっき液の供給、電磁石１１２への電流の供給、及びパドル往復運動を停止し、めっき後の基板を装着した基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、アーム４８を上昇させて、基板ホルダ２６をめっき槽４０内のめっき液Ｑから引上げる。このようにして、基板ホルダ２６をめっき槽４０内のめっき液Ｑから引上げた時、図２及び図３に示す受け皿５２を待避位置から基板ホルダ２６の直下方位置に移動させ、同様にして、基板ホルダ２６をリンス槽３８まで搬送する。これにより、基板ホルダ２６から滴下するめっき液を受け皿５２で受けて、めっき液が電磁石１１２を用いた磁界発生装置１１４やめっき槽４０の外部に位置する他の機器等に落下するのを防止する。

そして、受け皿５２を待避位置に戻した後、基板ホルダ２６を下降させリンス槽３８に入れた純水に浸漬させて基板の表面を純水でリンス（洗浄）する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ２６を、前記と同様にして、ブロー槽３６に搬送し、ここで、エアの吹き付けによって基板ホルダ２６に付着した水滴を除去する。しかる後、この基板を装着した基板ホルダ２６を、前記と同様にして、ストッカ槽３０の所定の位置に戻して吊下げ保持する。

基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５は、めっき処理後の基板を装着しストッカ槽３０に戻した基板ホルダ２６を基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、前記と同様にして、基板着脱部２８の載置プレートの上に載置する。この時、基板ホルダ２６に備えられていた基板と接点との接触状態を確認するセンサで、この接触状態が不良である判断とした基板を装着しストッカ槽３０に仮置きしたままの基板ホルダ２６も同時に搬送して載置プレートの上に載置する。

そして、中央側に位置する基板ホルダ２６の可動保持部材５８のロックをロック・アンロック機構を介して解き、シリンダを作動させて可動保持部材５８を開く。この状態で、基板ホルダ２６内のめっき処理後の基板を基板搬送ロボット２０で取出して、洗浄・乾燥装置２４に運び、この洗浄・乾燥装置２４の高速回転によってスピンドライ（水切り）した基板を基板搬送ロボット２０でロード・アンロードポート１８の基板カセットに戻す。

そして、一方の基板ホルダ２６に装着した基板を基板カセットに戻した後、或いはこれと並行して、基板脱着部２８の載置プレートを横方向にスライドさせて、同様にして、他方の基板ホルダ２６に装着した基板をスピンドライして基板カセットに戻す。

基板脱着部２８の載置プレートを元の状態に戻した後、基板を取出した基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、前記と同様にして、これをストッカ槽３０の所定の場所に戻す。しかる後、めっき処理後の基板を装着しストッカ槽３０に戻した基板ホルダ２６を基板ホルダ搬送装置４６のトランスポータ４５の基板ホルダ保持部４９で２基同時に把持し、前記と同様にして、基板着脱部２８の載置プレートの上に載置して、前記と同様な作業を繰り返す。

以上説明したように、このめっき処理設備によれば、基板を収納した基板カセットをロード・アンロードポート１８にセットして装置を始動することで、ディップ方式を採用した電解めっきを全自動で行って、基板の表面にパーマロイ等の磁気異方性をもつ磁性体膜（めっき膜）を自動的に形成することができる。

なお、この例のように、めっき槽４０の周囲を電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４で個別に取囲だものを複数個並列に並べることにより、基板に平行な磁場の形成を容易となすことができる。

上記の例では、めっき槽４０の周囲を包囲する円筒状の電磁石１１２で磁界発生装置１１４を構成しているが、図１４に示すように、めっき槽４０の周囲を包囲する矩形状の電磁石１１２ａで磁界発生装置１１４ａを構成するようにしてもよい。また、図１５に示すように、めっき槽本体１８６及びオーバーフロー槽２００を有する複数（図示では２個）のめっき槽４０を並列に並べ、この複数に並べためっき槽４０の周囲を矩形の一つの電磁石１１２ｂからなる磁界発生装置１１４ｂで取囲むようにしてもよい。

更に、共通のめっき液を使って処理する場合には、図１６に示すように、一つのオーバーフロー槽２００ａの内部に複数のめっき槽本体１８６を配置してめっき槽４０ａを構成し、このめっき槽４０ａの外周を電磁石１１２ｃからなる磁界発生装置１１４ｃで取囲むようにしても良い。

なお、上記の各例においては、電磁石を用いて磁界発生装置を構成して、例えば０〜５００Ｇ（０〜０．０５Ｔ）の範囲で磁力を調整可能としているが、永久磁石を用いて磁界発生装置を構成するようにしてもよい。永久磁石を用いて磁界発生装置を構成する場合、Ｎ極・Ｓ極が上下に並ぶように永久磁石を配置する。

図１７は、他の磁性体膜めっき装置における、基板ホルダ、めっき槽及び磁界発生装置の位置関係を示す図である。この例にあっては、めっき槽４０の外側の該めっき槽４０を挟んだ位置に、サポート２６０に取付けた一対の永久磁石２６２からなる磁界発生装置２６４を配置して、基板ホルダ２６で保持してめっき槽４０内のめっき液Ｑ中に浸漬させて鉛直に配置した基板Ｗの周囲に基板Ｗと平行な磁界が発生するようにしている。

図１８及び図１９は、本発明の実施形態おける磁性体膜めっき装置の概要を示す。この磁性体膜めっき装置３００は、前述と同様な構成の基板Ｗを着脱自在に保持して搬送する上下動自在な基板ホルダ２６、めっき槽３０２及び該めっき槽３０２の周囲に配置された円筒状の電磁石３０４からなる磁界発生装置３０６から主に構成されている。この例では、図１に示す、基板ホルダ２６、めっき槽４０及び該めっき槽４０の周囲に配置された円筒状の電磁石１１２からなる磁界発生装置１１４を有する、図８に示す、磁性体膜めっき装置１１０の代わりに、この基板ホルダ２６、めっき槽３０２及び該めっき槽３０２の周囲に配置された円筒状の電磁石３０４からなる磁界発生装置３０６を有する磁性体膜めっき装置３００を使用して、本発明の実施形態のめっき処理設備が構成される。

めっき槽３０２は、内部に一定量のめっき液Ｑを保持するめっき槽本体３０８が備えられ、このめっき液Ｑ中に、基板ホルダ２６のシール部材６０（図７参照）で周縁部を水密的にシールし表面（被めっき面）を露出させて基板ホルダ２６で保持した基板Ｗを浸漬させて垂直に配置するようになっている。めっき槽本体３０８の上方外周には、めっき槽本体３０８の縁から溢れ出ためっき液Ｑを受け止めるオーバーフロー槽３１０が備えられている。オーバーフロー槽３１０の底部には、ポンプ３１２を備えた循環配管３１４の一端が接続され、循環配管３１４の他端は、めっき槽本体３０８の底部に接続されている。これにより、オーバーフロー槽３１０内に溜まっためっき液Ｑは、ポンプ３１２の駆動に伴ってめっき槽本体３０８内に還流される。循環配管３１４には、ポンプ３１２の下流側に位置して、めっき液内の異物をフィルタリング（除去）するフィルタ３１６が介装されている。この例のめっき槽３０２では、めっき液Ｑは、基板ホルダ２６で保持された基板Ｗの表面に対して略平行に上方に向けて流れてオーバーフロー槽３１０内に流出する。なお、循環配管３１４に、前述の例のように恒温ユニット、更にはめっき液の脱気装置を設けるようにしてもよい。

めっき槽本体３０８の内部には、基板Ｗの形状に沿った円板状のアノード３１８と該アノード３１８の周囲を取囲む第１ダミーアノード３２０が第１アノードホルダ３２２に保持されて垂直に設置されている。アノード３１８及び第１ダミーアノード３２０は、めっき槽本体３０８内にめっき液Ｑを満たした時にめっき液Ｑ中に浸漬され、基板ホルダ２６で保持してめっき槽本体３０８内の所定の位置に配置される基板Ｗと対面する。このアノード３１８の材質として、例えば強磁性体のニッケル（Ｎｉ）が用いられる。ニッケルの代わりに、不溶解アノード（例えばＴｉの上にＩｒＯ_２をコーティングしたもの、あるいはＴｉ上にＰｔを１μｍのクラッド処理をしたもの）を用いても良い。

図２０は、アノード３１８と第１ダミーアノード３２０を示す。図２０に示すように、この例は、例えば強磁性体のニッケルからなる矩形状のアノード材料３２３の中心部を円形に除く外周部に、めっき液からの析出等が起こらないように、樹脂３２４を被覆することで、この樹脂３２４で覆われていない部分がアノード３１８、樹脂３２４で覆われた部分が第１ダミーアノード３２０となるようにしている。このように、アノード３１８と第１ダミーアノード３２０を一体に形成することで、アノード３１８と第１ダミーアノード３２０との間に隙間が生じることを防止することができる。なお、図２１に示すように、アノード３１８と樹脂３２４で全外周を被覆した第１ダミーアノード３２０を別体で構成するようにしてもよく、これにより、第１ダミーアノード３２０の交換の便を図ることができる。

めっき槽本体３０８の内部には、めっき槽本体３０８内の所定の位置に配置される基板ホルダ２６とアノード３１８との間に位置して、鉛直方向に延び、基板Ｗと平行に往復動して、基板ホルダ２６とアノード３１８との間のめっき液Ｑを攪拌する、前述の同様な構成の攪拌パドル２３２が配置されている。このように、めっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌することで、めっき液Ｑ中のイオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。なお、前述の例と同様に、攪拌パドル２３２とアノード３１８との間に電場調整板を配置するようにしてもよい。

めっき槽３０２の外側には、円筒状のヨーク３３０の内周面にコイル３３２を巻き回して構成された電磁石３０４からなる磁界発生装置３０６が配置されている。これにより、めっき槽３０２の内部の基板Ｗの近傍に垂直方向の基板と平行な磁界が形成され、電解めっきにより磁気異方性をもった磁性体膜を基板の表面に形成することができる。この例では、コイル３３２は、上段コイル３３２ａ、中段コイル３３２ｂ及び下段コイル３３２ｃに分割され、それぞれのコイル３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃに独立した電流を流すことで、基板Ｗの鉛直方向に沿った上部、中間部及び下部にそれぞれ異なる強さの上下方向の磁界を形成することもできるようになっている。

この例では、それぞれのコイル３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃに流す電流を制御することで所望の磁界を形成する。例えば、上段コイル３３２ａ及び下段コイル３３２ｃに流す電流値を一定とし、中段コイル３３２ｂに流す電流値を変えることで磁界を調節してもよい。この例では、コイルを複数個設置する例として、コイル３個の場合を示しているが、形成したい磁界や基板の大きさに応じて、コイルの個数を適宜選択してもよい。

このように、コイル３３２を内側とし、ヨーク３３０を外側とすることで、めっき槽３０２の外側へ磁場が漏れることを抑えることができ、これによって、複数のめっき槽を隣接した位置に配置することができる。めっき槽３０２の大きさ、基板Ｗの大きさに対して、磁界発生装置３０６に用いられる電磁石３０４の高さ方向の大きさを充分に大きくすることで、めっき槽３０２内の基板Ｗの周辺に安定した磁界を形成することができる。前述の例と同様に、ヨーク３３０及びコイル３３２からなる電磁石３０４は、めっき液が跳ねて電磁石３０４に付着しても、電磁石３０４が損傷を受けることはないよう、めっき液に対して耐めっき液性を有する樹脂（図示せず）で覆われている。

図１９に示すように、基板ホルダ２６で保持された基板Ｗは電磁石３０４の中心位置に配置され、基板Ｗの表面（被めっき面）に対向する側にアノード３１８が配置される。電磁石３０４の中心から離れた位置では、僅かではあるが磁力線の基準方向からのズレが大きくなる可能性がある。そして、磁界は基本的に電磁石３０４の中心に対して左右対称に形成される。従って、基板Ｗが電磁石３０４の中心にあることが、基板Ｗの表面上に平行な均一な磁界を形成するには最も有利であるといえる。

そして、この例では、基板Ｗの背面側の基板Ｗとアノード３１８の距離と等しい距離に、アノード３１８を加えた第１アノード３２０と同じ、またはほぼ同じ大きさの第２ダミーアノード３３４が第２アノードホルダ３３６で保持して配置されている。この第２ダミーアノード３３４は、例えばニッケル等のアノード材料の全外周を、めっき液からの析出等が起こらないように樹脂で覆って構成されている。

この例では、基板Ｗに平行な垂直方向の磁界を形成するため、第１ダミーアノード３２０及び第２ダミーアノード３３４が、基板Ｗやアノード３１８と平行となるようにしている。これらが平行でないと、基板面内で磁界の向きが均一になりにくい。

アノード３１８に強磁性体材料を用いた場合、基板Ｗに対向するように、アノード３１８のみを設置すると、基板Ｗの表面の磁力線がアノード３１８の方へ引っ張られる。このため、基板Ｗの表面を通る磁束密度が減少し、基板面内の磁束密度のばらつきが大きくなって、磁力線の基準方向（垂直方向）に対する角度のずれが大きくなる。基板Ｗを電磁石３０４の中心に置き、アノード３１８と第２ダミーアノード３３４で挟む配置にすることにより、磁力線が垂直方向に対して基板Ｗの法線方向へ傾く影響を小さくすることができる。

また、第１ダミーアノード３２０の外形が大きいほど、磁力線が曲がる領域を基板Ｗの外側にでき、基板Ｗの近傍の磁力線を基準方向に近くすることができる。また第１ダミーアノード３２０は、円形よりも四角の方が、発生磁束の基準方向と直角に交わるため、基板近傍の磁力線を基準方向に近くすることができる。

ここに、例えばΦ３００ｍｍの基板Ｗを用いる場合に、Φ３００ｍｍよりやや小さい直径のアノード３１８を使用する。そして、その周囲に一辺の長さが３９０ｍｍの正方形の第１ダミーアノード３２０が取囲むようにする。更に、基板の背面側には、第１ダミーアノード３２０の外形と同じ四角の第２ダミーアノード３３４を等距離に設置する。ダミーアノード３２０，３３４の外形は正方形でなくてもよい。アノード３１８及びダミーアノード３２０，３３４の厚みは等しく、厚さは薄いほうが磁力線を引き込む影響が少なくなる。このため、アノード３１８及びダミーアノード３２０，３３４として、アスペクト比として（直径あるいは１辺の長さ）／厚さが４５以上のものを用いることが好ましい。

なお、上記の例では、第１ダミーアノード３２０で囲まれたアノード３１８と第２ダミーアノード３３４とを基板Ｗを挟んで対向させて配置するようにした例を示しているが、第２ダミーアノード３３４を設けることなく、第１ダミーアノード３２０で囲まれたアノード３１８のみを基板Ｗと対向させる構成にしても良い。これによっても、基板面内の磁束の基準方向からのズレを小さくすることができる。

ここに、基板に平行な磁場を発生させるめっき装置において、基板の向き、磁場の向き、めっき液の流れの向きをどのようにするかを考えると、図２２に示すように、３つの方式が考えられる。つまり、図２２（ａ）に示すように、基板を垂直に保持し、磁場を垂直方向に形成し、めっき液を上向きに流す方式（以下、Ａ方式という）と、図２２（ｂ）に示すように、基板を垂直に保持し、磁場を水平に形成し、めっき液を上向きに流す方式（以下、Ｂ方式という）と、図２２（ｃ）に示すように、基板を水平（被めっき面を下向き）に保持し、水平に磁場を形成し、めっき液を上向きに流す方式（以下、方式Ｃという）である。図８に示す磁性体膜めっき装置１１０、並びに図１８及び図１９に磁性体膜めっき装置３００は、Ａ方式に該当する。めっき液に上向きの流れを与えた状態で基板を接液させるカップ式と呼ばれる方式は、Ｃ方式に該当すると考えられる。

この３つの方式での基板の向きの自由度を比較すると、Ａ方式では、基板のＸ軸回りの角度がずれると基板と磁場が平行でなくなり、Ｚ軸回りの角度がずれると基板上に形成した構造と磁場の向きがずれる。ところが、Ｙ軸回りの角度については、多少のずれがあっても磁場とめっき液の流れとの平行は保たれており、基本的には基板はアノードと平行が保たれていればよく、Ｙ軸回りにはある程度自由度があると言える。Ｂ方式では、同様にＹ軸回り、Ｚ軸回りは正確に設定する必要があり、またＸ軸回りについても磁場との平行は保たれるが、めっき液の流れと基板は平行でなくなり、めっき膜の面内均一性に影響がでる懸念がある。Ｃ方式は同様に、Ｘ軸回り、Ｚ軸回りは正確に設定する必要があり、Ｙ軸回りの角度もずれがあるとめっき液が基板に均一に当たらなくなり、めっき膜の面内均一性に影響が出る。このようにＢ方式、Ｃ方式では３軸の調整が必要なのに比べて、Ａ方式、すなわち図８に示す磁性体膜めっき装置１１０、並びに図１８及び図１９に磁性体膜めっき装置３００では、基本的には２軸の調整で済むため、自由度が高いといえる。このことは、基板を基板ホルダで保持したまま装置内を搬送する機構にとっては大きなメリットとなる。

図１８に示すように、この例においては、ヨーク３３０の高さ方向に上段コイル３３２ａ、中段コイル３３２ｂ及び下段コイル３３２ｃの３つのコイルを配置している。中段コイル３３２ｂの位置は、基板Ｗを設置する高さと等しいことが好ましく、上段コイル３３２ａ及び下段コイル３３２ｃは中段コイル３３２ｂから等距離に設置されることが望ましい。また、ヨーク３３０の高さ方向の中心も基板Ｗを設置する高さと等しいことが望ましい。

なお、磁界発生装置として永久磁石を用いると磁場の強さを調整できないが、電磁石３０４を用いることにより、磁場の強さを容易にコントロールできる。この例では、磁力を、例えば０〜５００Ｇ（０〜０．０５Ｔ）の範囲で調整可能としている。電磁石３０４には必要に応じて冷却機構を設けても良い。

この例では、図２３に示すように、ヨーク３３０の上部に設けた上段コイル３３２ａのやや下方に位置して、ヨーク３３０にパドルシャフト２３８（図１２参照）を挿通させるパドルシャフト挿通孔３３０ａを設け、パドル駆動部２４２及びモータ２４４（図１２参照）がヨーク３３０の外側に位置するようにしている。このように構成することで、モータ２４４、あるいは基板ホルダ等の搬送に用いる搬送機器に、電磁石３０４によって形成される磁場が与える影響を抑えることができる。更に、この例では、パドル軸挿入孔３３０ａの開口端の内側に筒部３３８を設けて、外部へ漏れる磁界を極力抑えるようにしている。

更に、この例では、ヨーク３３０の上部の上段コイル３３２ａのやや下方位置を貫通してめっき槽３０２の上部に達する複数の排気ダクト３４０を設けている。これによって、排気ダクト３４０の方向に向かう空気の流れを生じさせ、この流れにめっき槽３０２から蒸発した蒸気を乗せてヨーク３３０の外部に排気することで、この蒸気による基板の汚染を防止することができる。排気ダクト３４０の数は、任意に設定される。排気ダクト３４０の吸込み口は、めっき槽３０２の上部の基板ホルダ２６や攪拌パドル２３２（図１２参照）等の動作に干渉しない位置に設けられている。この例では、ヨーク３３０の上段コイル３３２ａのやや下方位置に排気ダクト３４０を設けているが、中段コイル３３２ｂと下段コイル３３２ｃとの間等の任意の位置でヨーク３３０を貫通して、外部へ連通するように設けるようにしてもよい。

この図１８及び図１９に示す磁性体膜めっき装置にあっては、前述の図８に示す磁性体膜めっき装置とほぼ同様に、めっき槽本体３０８の内部に所定の組成を有する所定量のめっき液Ｑを満たし循環させておく。そして、基板Ｗを保持した基板ホルダ２６を下降させて、基板Ｗをめっき槽本体３０８内のめっき液Ｑに浸漬した所定の位置に配置させて垂下保持する。そして、めっき電源の陽極をアノード３１８及びダミーアノード３２０，３３４に、陰極を基板Ｗにそれぞれ接続し、同時に、電磁石３０２の上段コイル３３２ａ、中段コイル３３２ｂ及び下段コイル３３２ｃに個別に電流を流して、基板ホルダ２６で保持された基板の周囲に該基板とほぼ平行な上方に向けた磁界を形成する。この状態で、必要に応じて、攪拌パドル２３２を基板Ｗと平行に移動させて、アノード３１８と基板Ｗとの間のめっき液Ｑを攪拌パドル２３２で攪拌し、これによって、基板Ｗの表面にめっき膜としての磁気異方性をもつ磁性体膜（パーマロイ）を成長させる。そして、所定時間経過後、アノード３１８及びダミーアノード３２０，３３４と基板Ｗをめっき電源から切離し、電磁石３０２の上段コイル３３２ａ、中段コイル３３２ｂ及び下段コイル３３２ｃへの電流の供給及び攪拌パドル２３２の往復動を停止させてめっきを終了する。

図８に示す磁性体膜めっき装置１１０や、図１８及び図１９に示す磁性体めっき装置３００にあっては、前述のように、基板の鉛直軸まわりの角度について磁場に対しては制約を受けない。基板の法線が水平であればどちらの方向を向いていてもよい。ただ基板がめっき槽およびアノードなどめっき槽内部の構造に対して所定の角度になっていればよく、磁場形成方向からは制約を受けない。このことは、基板を各処理槽間で搬送する搬送機構との関係も含んで、設計あるいは組立上の制約が少ないことを意味する。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

めっき処理設備の全体平面図である。 基板ホルダを保持した基板ホルダ搬送装置を示す正面図である。 基板ホルダを保持した基板ホルダ搬送装置の要部を示す斜視図である。 基板ホルダの一部を省略した平面図である。 基板ホルダの縦断正面図である。 基板ホルダの右側面図である。 基板のノッチ部の向き正確に合わせて基板ホルダで基板を保持する時の状態を工程順に示す図である。 磁性体膜めっき装置を示す概要図である。 攪拌パドルを示す平面図である。 図９のＡ−Ａ線断面図である。 それぞれ異なる攪拌パドルの変形例を示す図１０相当図である。 図５に示すめっき装置のパドル駆動機構をめっき槽と共に示す概略図である。 めっき槽の周壁上面に設けられる基板ホルダ用コマと基板ホルダのハンドとの関係を示し、（ａ）はハンド固定前、（ｂ）はハンド固定後の状態を示す断面図である。 めっき槽と磁界発生装置の他の例を示す平面図である。 めっき槽と磁界発生装置の更に他の例を示す平面図である。 めっき槽と磁界発生装置の他の例を示す平面図である。 他の磁性体膜めっき装置における、基板ホルダ、めっき槽及び磁界発生装置の位置関係を示す図である。 本発明の実施形態の磁性体膜めっき装置の概要図である。 図１８の平面図である。 アノードと第１ダミーアノードを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断正面図である。 他のアノード及び第１ダミーアノードを示す縦断正面図である。 基板の向き、磁場の向き、めっき液の流れの向きのそれぞれ異なる関係を示す図である。 図１８の要部拡大図である。

符号の説明

１０ メインフレーム
１４ めっき空間
１６ 清浄空間
１８ ロード・アンロードポート
２０ 基板搬送ロボット
２２ アライナ
２４ 洗浄・乾燥装置
２６ 基板ホルダ
２８ 基板脱着部
３０ ストッカ槽
３２ プリウェット槽
３４ プリソーク槽
３６ ブロー槽
３８ リンス槽
４０ めっき槽
４５ トランスポータ
４６ 基板ホルダ搬送装置
４８ アーム
４９ 基板ホルダ保持部
５２ 受け皿
５４ 固定保持部材
５６ ヒンジ
５８ 可動保持部材
６０ シール部材
７０ クランパ
１１０ 磁性体膜めっき装置
１１２ 電磁石
１１４ 磁界発生装置
１１６ ヨーク
１１８ コイル
１２０ 基板ホルダ用コマ
１３０ エアバック
１８６ めっき槽本体
２２０ アノード
２２４ 電場調整板
２３２ 攪拌パドル
３００ 磁性体膜めっき装置
３０２ めっき槽
３０４ 電磁石
３０６ 磁界発生装置
３０８ めっき槽本体
３１８ アノード
３２０ 第１ダミーアノード
３３０ ヨーク
３３２ コイル
３３４ 第２ダミーアノード

Claims (20)

1. 内部にめっき液を保持するめっき槽と、
   前記めっき槽の内部のめっき液に浸漬される位置に鉛直に配置され、めっき時にめっき電源の陽極に接続されるアノードと、
   基板を保持して前記アノードと対向する位置に位置させる基板ホルダと、
   前記めっき槽の周囲に配置され、前記基板ホルダで保持して前記アノードと対峙した位置に位置させた基板の周囲に基板に平行な鉛直方向の磁界を発生させる、筒状の電磁石からなる磁界発生装置を有し、
   前記アノードの外周には、該アノードの外周を取囲み、外形形状が基板の外形形状より大きく、めっき時にめっき電源の陽極に接続される第１ダミーアノードが配置されていることを特徴とする磁性体膜めっき装置。
2. 前記第１ダミーアノードの外形形状は矩形であることを特徴とする請求項１記載の磁性体膜めっき装置。
3. 前記めっき槽には、前記基板ホルダで保持して前記アノードと対峙した位置に位置させる基板の裏面側に位置して、めっき時にめっき電源の陽極に接続される第２ダミーアノードが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体膜めっき装置。
4. 前記第２ダミーアノードは、前記アノードを加えた前記第１ダミーアノードと等しい形状及び大きさを有することを特徴とする請求項３記載の磁性体膜めっき装置。
5. 前記基板ホルダに保持された基板表面、前記アノード、前記第１ダミーアノード、及び前記第２ダミーアノードは、前記めっき槽内に互いに平行に配置されることを特徴とする請求項３または４記載の磁性体膜めっき装置。
6. 基板は、前記磁界発生装置によって磁界が形成される空間の中心に配置され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磁性体膜めっき装置。
7. 前記めっき槽の内部には、前記めっき槽内のめっき液を攪拌する攪拌パドルが配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
8. 前記めっき槽の内部には、めっき槽内の電場を調整する電場調整板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
9. 前記基板ホルダの下部には、めっき液が下方に滴下するのを防止する受け皿が待避自在に備えられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
10. 前記めっき槽には、前記基板ホルダを所定の位置に固定するエアバッグが備えられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
11. 前記磁界発生装置には、該磁界発生装置を貫通して前記めっき槽の上部に達する排気ダクトが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
12. 前記基板ホルダには、基板を保持する時に基板のノッチ部内に入り込んで基板の基板ホルダに対する向きを合わせるノッチピンが備えられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
13. 前記磁界発生装置は、鉛直方向に配置され、独立した電流を流すことで、鉛直方向に強さの異なる磁界を発生させる複数のコイルを有していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
14. 前記複数のコイルは、上段コイル、中段コイル及び下段コイルからなり、前記中段コイルは、基板と等しい高さに設置され、前記上段コイル及び前記下段コイルは、前記中段コイルから等距離に設置されていることを特徴とする請求項１３に記載の磁性体膜めっき装置。
15. 前記アノードは、強磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
16. 前記アノードは、不溶解アノードからなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の磁性体膜めっき装置と、
    基板の向きを合わせるアライナと、
    前記磁性体膜めっき装置と前記アライナとを内部に収容するメインフレームとを有することを特徴とするめっき処理設備。
18. 前記磁性体膜めっき装置の前記めっき槽が前記メインフレーム内に複数備えられていることを特徴とする請求項１７記載のめっき処理設備。
19. 前記メインフレーム内に、プリウェット槽、プリソーク槽、ブロー槽及びリンス槽のいずれか、または複数の槽が収容されていることを特徴とする請求項１７または１８記載のめっき処理設備。
20. 前記磁性体めっき装置の前記基板ホルダを搬送する基板ホルダ搬送装置を備え、基板は、基板ホルダで保持された状態で、各槽間を搬送されることを特徴とする請求項１９記載のめっき処理設備。

Images