JP7161085B1 - めっき装置 - Google Patents

Abstract

アノード由来の気泡に起因して基板のめっき品質が悪化することを抑制できる技術を提供する。めっきモジュール４００は、めっき液を収容するように構成されためっき槽１０と、めっき槽１０内に配置されたアノード１３と、アノード１３と対向するように被めっき面を下方に向けた基板Ｗｆを保持するように構成された基板ホルダ２０と、めっき槽１０内をアノード室１１とカソード室１２に区画する第１膜４１、および第１膜４１とアノード１３との間に配置された第２膜４２、を有する膜モジュール４０と、めっき槽１０内のアノード１３よりも下方の第１領域Ｒ１、および第１膜４１と第２膜４２との間の第２領域Ｒ２を連通する管部材３１と、を含む。

Description

本願は、めっき装置に関する。

めっき装置の一例としてカップ式の電解めっき装置が知られている。カップ式の電解めっき装置は、めっき液を収容するめっき槽と、めっき槽に配置されたアノードと、アノードに対向させて被めっき面を下方に向けた状態で基板を保持する基板ホルダと、を備える。電解めっき装置は、基板をめっき液に浸漬させ、基板とアノードとの間に電圧を印加することによって、基板の被めっき面に導電膜を析出させる。

例えば特許文献１に開示されているように、カップ式の電解めっき装置では、めっき槽の内部に隔膜を設けることが知られている。この隔膜は、めっき槽の内部を、アノードが配置されるアノード室と、基板が配置されるカソード室とに区画する。

特開２００８－１９４９６号公報

上述したような隔膜を有するカップ式のめっき装置では、アノード由来の気泡が発生してめっき液中を上昇し、隔膜の下面に付着して滞留する場合がある。この場合、隔膜の下面に滞留した気泡に起因して基板のめっき品質が悪化するおそれがある。

この点、気泡が滞留し難い膜を隔膜とアノードとの間に追加で設けることも考えられる。この場合、隔膜と追加した膜との間の領域にめっき液を満たす必要がある。これらの膜間の領域にめっき液を注入するためには、追加した膜に穴などの流路を形成することが考えられるが、この場合、この流路から膜間の領域に気泡が入り、隔膜の下面に滞留するおそれがある。

そこで、本願は、アノード由来の気泡に起因して基板のめっき品質が悪化することを抑制できる技術を提供することを目的の一つとする。

一実施形態によれば、めっき液を収容するように構成されためっき槽と、めっき槽内に配置されたアノードと、前記アノードに対向するように被めっき面を下方に向けた基板を保持するように構成された基板ホルダと、前記めっき槽内をアノード室とカソード室に区画する第１膜、および前記第１膜と前記アノードとの間に配置された第２膜、を有する膜モジュールと、前記めっき槽内の前記アノードよりも下方の第１領域、および前記第１膜と前記第２膜との間の第２領域、を連通する管部材と、を含む、めっき装置が開示される。

本実施形態のめっき装置の全体構成を示す斜視図である。 本実施形態のめっき装置の全体構成を示す平面図である。 本実施形態に係るめっきモジュールの構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係る供給・ドレイン口の詳細を説明するための模式図である。 本実施形態に係る膜モジュールの模式的な分解斜視図である。 図３のＡ１部分の模式的な拡大断面図である。 本実施形態に係る第１膜の模式的な上面図である。 本実施形態に係る第１サポート部材の模式的な上面図である。 本実施形態に係る第２膜及び第２サポート部材の模式的な上面図である。 図９のＢ１－Ｂ１線断面を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る第１シール部材の模式的な上面図である。 本実施形態に係る第２シール部材又は第３シール部材の模式的な上面図である。 図３のＡ２部分の模式的な拡大断面図である。 図１３のＡ４部分の模式的な拡大図である。 本実施形態の管部材の設置態様を模式的に示す平面図である。 変形例の管部材の配置態様を模式的に示す平面図である。 変形例の管部材の配置態様を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

＜めっき装置の全体構成＞
図１は、本実施形態のめっき装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態のめっき装置の全体構成を示す平面図である。図１、２に示すように、めっき装置１０００は、ロードポート１００、搬送ロボット１１０、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００、プリソークモジュール３００、めっきモジュール４００、洗浄モジュール５００、スピンリンスドライヤ６００、搬送装置７００、および、制御モジュール８００を備える。

ロードポート１００は、めっき装置１０００に図示していないFOUPなどのカセットに収納された基板を搬入したり、めっき装置１０００からカセットに基板を搬出するためのモジュールである。本実施形態では４台のロードポート１００が水平方向に並べて配置されているが、ロードポート１００の数および配置は任意である。搬送ロボット１１０は、基板を搬送するためのロボットであり、ロードポート１００、アライナ１２０、プリウェットモジュール２００およびスピンリンスドライヤ６０の間で基板を受け渡すように構成される。搬送ロボット１１０および搬送装置７００は、搬送ロボット１１０と搬送装置７００との間で基板を受け渡す際には、図示していない仮置き台を介して基板の受け渡しを行うことができる。

アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるためのモジュールである。本実施形態では２台のアライナ１２０が水平方向に並べて配置されているが、アライナ１２０の数および配置は任意である。プリウェットモジュール２００は、めっき処理前の基板の被めっき面を純水または脱気水などの処理液で濡らすことで、基板表面に形成されたパターン内部の空気を処理液に置換する。プリウェットモジュール２００は、めっき時にパターン内部の処理液をめっき液に置換することでパターン内部にめっき液を供給しやすくするプリウェット処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリウェットモジュール２００が上下方向に並べて配置されているが、プリウェットモジュール２００の数および配置は任意である。

プリソークモジュール３００は、例えばめっき処理前の基板の被めっき面に形成したシード層表面等に存在する電気抵抗の大きい酸化膜を硫酸や塩酸などの処理液でエッチング除去してめっき下地表面を洗浄または活性化するプリソーク処理を施すように構成される。本実施形態では２台のプリソークモジュール３００が上下方向に並べて配置されているが、プリソークモジュール３００の数および配置は任意である。めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施す。本実施形態では、上下方向に３台かつ水平方向に４台並べて配置された１２台のめっきモジュール４００のセットが２つあり、合計２４台のめっきモジュール４００が設けられているが、めっきモジュール４００の数および配置は任意である。

洗浄モジュール５００は、めっき処理後の基板に残るめっき液等を除去するために基板に洗浄処理を施すように構成される。本実施形態では２台の洗浄モジュール５００が上下方向に並べて配置されているが、洗浄モジュール５００の数および配置は任意である。スピンリンスドライヤ６００は、洗浄処理後の基板を高速回転させて乾燥させるためのモジュールである。本実施形態では２台のスピンリンスドライヤが上下方向に並べて配置されているが、スピンリンスドライヤの数および配置は任意である。搬送装置７００は、めっき装置１０００内の複数のモジュール間で基板を搬送するための装置である。制御モジュール８００は、めっき装置１０００の複数のモジュールを制御するように構成され、例えばオペレータとの間の入出力インターフェースを備える一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。

めっき装置１０００による一連のめっき処理の一例を説明する。まず、ロードポート１００にカセットに収納された基板が搬入される。続いて、搬送ロボット１１０は、ロードポート１００のカセットから基板を取り出し、アライナ１２０に基板を搬送する。アライナ１２０は、基板のオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。搬送ロボット１１０は、アライナ１２０で方向を合わせた基板をプリウェットモジュール２００へ受け渡す。

プリウェットモジュール２００は、基板にプリウェット処理を施す。搬送装置７００は、プリウェット処理が施された基板をプリソークモジュール３００へ搬送する。プリソークモジュール３００は、基板にプリソーク処理を施す。搬送装置７００は、プリソーク処理が施された基板をめっきモジュール４００へ搬送する。めっきモジュール４００は、基板にめっき処理を施す。

搬送装置７００は、めっき処理が施された基板を洗浄モジュール５００へ搬送する。洗浄モジュール５００は、基板に洗浄処理を施す。搬送装置７００は、洗浄処理が施された基板をスピンリンスドライヤ６００へ搬送する。スピンリンスドライヤ６００は、基板に乾燥処理を施す。搬送ロボット１１０は、スピンリンスドライヤ６００から基板を受け取り、乾燥処理を施した基板をロードポート１００のカセットへ搬送する。最後に、ロードポート１００から基板を収納したカセットが搬出される。

＜めっきモジュールの構成＞
次に、めっきモジュール４００の構成を説明する。本実施形態における２４台のめっきモジュール４００は同一の構成であるので、１台のめっきモジュール４００のみを説明する。

図３は、本実施形態に係るめっき装置１０００における一つのめっきモジュール４００の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係るめっき装置１０００は、カップ式のめっき装置である。本実施形態に係るめっき装置１０００のめっきモジュール４００は、めっき槽１０と、基板ホルダ２０と、回転機構２２と、昇降機構２４と、電場調整ブロック３０と、膜モジュール４０と、を備えている。

めっき槽１０は、上方に開口を有する有底の容器によって構成されている。具体的には、めっき槽１０は、底壁１０ａと、この底壁１０ａの外縁から上方に延在する側壁１０ｂとを有しており、この側壁１０ｂの上部が開口している。なお、めっき槽１０の側壁１０ｂの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る側壁１０ｂは、一例として円筒形状を有している。めっき槽１０の内部には、めっき液Ｐｓが貯留されている。めっき槽１０の側壁１０ｂの外側には、側壁１０ｂの上端からオーバーフローしためっき液Ｐｓを貯留するためのオーバーフロー槽１９が配置されている。

めっき液Ｐｓとしては、めっき皮膜を構成する金属元素のイオンを含む溶液であればよく、その具体例は特に限定されるものではない。本実施形態においては、めっき処理の一例として、銅めっき処理を用いており、めっき液Ｐｓの一例として、硫酸銅溶液を用いている。

また、本実施形態において、めっき液Ｐｓには所定のめっき添加剤が含まれている。この所定のめっき添加剤の具体例として、本実施形態では、「非イオン系のめっき添加剤」が用いられている。なお、非イオン系のめっき添加剤とは、めっき液Ｐｓ中においてイオン性を示さない添加剤を意味している。

めっき槽１０の内部には、円板形状のアノード１３が配置されている。また、アノード１３は、水平方向に延在するように配置されている。アノード１３の具体的な種類は特に限定されるものではなく、不溶解アノードであってもよく、溶解アノードであってもよい。本実施形態では、アノード１３の一例として、不溶解アノードを用いている。この不溶解アノードの具体的な種類は、特に限定されるものではなく、白金や酸化イリジウム等を用いることができる。なお、アノード１３と、後述する膜モジュール４０の第２膜４２との間には、アノードマスクが配置されていてもよい。

めっき槽１０の内部における後述するカソード室１２には、イオン抵抗体１４が配置されている。具体的には、イオン抵抗体１４は、カソード室１２における膜モジュール４０よりも上方且つ基板Ｗｆよりも下方の箇所に設けられている。イオン抵抗体１４は、カソード室１２におけるイオンの移動の抵抗となり得る部材であり、アノード１３と基板Ｗｆとの間に形成される電場の均一化を図るために設けられている。

イオン抵抗体１４は、イオン抵抗体１４の下面と上面とを貫通するように設けられた複数の貫通孔１５を有する板部材によって構成されている。この複数の貫通孔１５は、イオン抵抗体１４のパンチングエリアＰＡ（上面視で円形のエリアである）の部分に設けられている。イオン抵抗体１４の具体的な材質は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例として、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂を用いている。

めっきモジュール４００がイオン抵抗体１４を有することで、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜（めっき層）の膜厚の均一化を図ることができる。

電場調整ブロック３０は、リング状の部材によって構成されている。また、電場調整ブロック３０は、カソード室１２におけるイオン抵抗体１４よりも下方、且つ、膜モジュール４０よりも上方に配置されている。具体的には、本実施形態に係る電場調整ブロックは、後述する第１サポート部材４３の上面に配置されている。

後述する図１３に示すように、電場調整ブロック３０の内周壁の内径Ｄ２は、イオン抵抗体１４のパンチングエリアＰＡの外径Ｄ１よりも小さい値になっている。換言すると、電場調整ブロック３０の内周壁は、イオン抵抗体１４の径方向で最も外側に配置されている貫通孔１５よりも、イオン抵抗体１４の径方向で内側に位置している。

電場調整ブロック３０は、カソード室１２における電場を調整する機能を有している。具体的には、電場調整ブロック３０は、基板Ｗｆの外縁に電場が集中することを抑制して、基板Ｗｆに形成されるめっき皮膜の膜厚が均一になるように、カソード室１２の電場を調整している。電場調整ブロック３０の具体的な材質は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例として、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂を用いている。

めっきモジュール４００が電場調整ブロック３０を備えることで、カソード室１２における電場を調整できるので、めっき皮膜の膜厚の均一化を効果的に図ることができる。

なお、異なる内径Ｄ２を有する複数種類の電場調整ブロック３０を予め準備しておくことが好ましい。この場合、この複数種類の電場調整ブロック３０の中から所望の内径Ｄ２を有する電場調整ブロック３０を選択し、この選択された電場調整ブロック３０をめっき槽１０に配置すればよい。

上述したイオン抵抗体１４や電場調整ブロック３０は、本実施形態に必須の部材ではなく、めっきモジュール４００は、これらの部材を備えていない構成とすることもできる。

図３を参照して、膜モジュール４０は、めっき槽１０の内部において、アノード１３と基板Ｗｆ（カソード）との間の箇所（具体的には、本実施形態では、アノード１３とイオン抵抗体１４との間の箇所）に配置されている。めっき槽１０の内部において、膜モジュール４０の後述する第１膜４１よりも下方の領域をアノード室１１と称し、第１膜４１よりも上方の領域をカソード室１２と称する。前述したアノード１３はアノード室１１に配置されている。この膜モジュール４０の詳細は後述する。

基板ホルダ２０は、カソードとしての基板Ｗｆを、基板Ｗｆの被めっき面（下面）がアノード１３に対向するように保持している。基板ホルダ２０は、回転機構２２に接続されている。回転機構２２は、基板ホルダ２０を回転させるための機構である。回転機構２２は、昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４は、上下方向に延在する支柱２６によって支持されている。昇降機構２４は、基板ホルダ２０及び回転機構２２を昇降させるための機構である。なお、基板Ｗｆ及びアノード１３は、通電装置（図示せず）と電気的に接続されている。通電装置は、めっき処理の実行時に、基板Ｗｆとアノード１３との間に電気を流すための装置である。

めっき槽１０には、アノード室１１にめっき液Ｐｓを供給するためのアノード室用供給口１６と、アノード室１１からめっき液Ｐｓをめっき槽１０の外部に排出するためのアノード室用排出口１７と、が設けられている。本実施形態に係るアノード室用供給口１６は、一例として、めっき槽１０の底壁１０ａに配置されている。アノード室用排出口１７は、一例として、めっき槽１０の側壁１０ｂに配置されている。また、アノード室用排出口１７は、めっき槽１０の２箇所に設けられている。なお、アノード室用排出口１７の詳細は、後述する。

アノード室用排出口１７から排出されためっき液Ｐｓは、アノード室用のリザーバータンクに一時的に貯留された後に、再びアノード室用供給口１６からアノード室１１に供給される。

めっき槽１０には、カソード室１２用の供給・ドレイン口１８が設けられている。供給・ドレイン口１８は、「カソード室１２用のめっき液Ｐｓの供給口」と「カソード室１２用のめっき液Ｐｓのドレイン口」とが合体したものである。

すなわち、カソード室１２にめっき液Ｐｓを供給する際には、この供給・ドレイン口１８は「カソード室１２用のめっき液Ｐｓの供給口」として機能して、この供給・ドレイン口１８からめっき液Ｐｓがカソード室１２に供給される。一方、カソード室１２からめっき液Ｐｓを排出する際には、この供給・ドレイン口１８は、「カソード室１２用のめっき液Ｐｓのドレイン口」として機能して、この供給・ドレイン口１８からカソード室１２のめっき液Ｐｓが排出される。

具体的には、本実施形態に係る供給・ドレイン口１８には、流路切り替えバルブ（図示せず）が接続されている。この流路切り替えバルブによる流路の切り替えによって、供給・ドレイン口１８は、カソード室１２にめっき液Ｐｓを供給することと、カソード室１２のめっき液Ｐｓをめっき槽１０の外部に排出することと、を選択的に行う。

図４は、供給・ドレイン口１８の詳細を説明するための模式図である。具体的には、図４には、めっき槽１０の模式的な上面図が図示されているとともに、図４の一部（Ａ３部分）には、供給・ドレイン口１８の周辺構成の模式的な正面図も図示されている。なお、図４において、イオン抵抗体１４、電場調整ブロック３０、後述する第１サポート部材４３及び第１シール部材４５の図示は省略されている。

図４に示すように、本実施形態に係る供給・ドレイン口１８は、めっき槽１０の側壁１０ｂに設けられている。また、供給・ドレイン口１８は、後述する第１膜４１の延在部位４１ａから供給・ドレイン口１８までの高さ（Ｈ）が、２０ｍｍ以内になるように、設けられている。すなわち、この高さ（Ｈ）は、０ｍｍであってもよく（この場合、供給・ドレイン口１８は第１膜４１の延在部位４１ａの直上に配置される）、あるいは２０ｍｍであってもよく、あるいは０ｍｍよりも大きく２０ｍｍよりも小さい範囲から選択された任意の値であってもよい。

この構成によれば、カソード室１２のめっき液Ｐｓをカソード室１２から容易に排出できる。

なお、供給・ドレイン口１８の構成は上記の構成に限定されるものではない。他の一例を挙げると、めっきモジュール４００は、供給・ドレイン口１８に代えて、「カソード室１２用のめっき液Ｐｓの供給口」、及び、「カソード室１２用のめっき液Ｐｓのドレイン口」を、個別に備えていてもよい。

基板Ｗｆへのめっき処理を実行する際には、まず、回転機構２２が基板ホルダ２０を回転させるとともに、昇降機構２４が基板ホルダ２０を下方に移動させて、基板Ｗｆをめっき槽１０のめっき液Ｐｓ（カソード室１２のめっき液Ｐｓ）に浸漬させる。次いで、通電装置によって、アノード１３と基板Ｗｆとの間に電気が流される。これにより、基板Ｗｆの被めっき面に、めっき皮膜が形成される。

なお、基板Ｗｆへのめっき処理の実行時に、供給・ドレイン口１８は「カソード室１２用のめっき液Ｐｓのドレイン口」としての機能を発揮しないようになっている。具体的には、めっき処理の実行時において、カソード室１２のめっき液Ｐｓは、めっき槽１０の側壁１０ｂの上端からオーバーフローしてオーバーフロー槽１９に一時的に貯留される。めっき処理の終了後に、カソード室１２のめっき液Ｐｓをカソード室１２から排出して、カソード室１２のめっき液Ｐｓを空にする場合に、供給・ドレイン口１８は開弁状態になって「カソード室１２用のめっき液Ｐｓのドレイン口」として機能して、めっき液Ｐｓが供給・ドレイン口１８から排出される。

ところで、本実施形態のようなカップ式のめっき装置１０００において、何らかの原因により、アノード室１１に気泡Ｂｕ（この符号は、後述する図１３に記載されている）が発生することがある。具体的には、本実施形態のように、アノード１３として不溶解アノードを用いる場合、めっき処理の実行時（通電時）に、アノード室１１には以下の反応式に基づいて酸素（Ｏ_２）が発生する。この場合、この発生した酸素が気泡Ｂｕとなる。

２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２+４Ｈ⁺+４ｅ^-
上述したように、アノード室１１に気泡Ｂｕが発生した場合において、仮に、この気泡Ｂｕが膜モジュール４０の下面（具体的には、後述する第２膜４２の下面）に全体的に滞留した場合、この気泡Ｂｕが電場を遮断するおそれがある。この場合、基板Ｗｆのめっき品質が悪化するおそれがある。そこで、本実施形態では、このような問題に対処するために、以下に説明する技術を用いている。

図５は、膜モジュール４０の模式的な分解斜視図である。図６は、図３のＡ１部分の模式的な拡大断面図である。本実施形態に係る膜モジュール４０は、第１膜４１と、第２膜４２と、第１サポート部材４３（すなわち「第１膜用サポート部材」）と、第２サポート部材４４（すなわち「第２膜用サポート部材」）と、第１シール部材４５と、第２シール部材４６と、第３シール部材４７と、を備えている。膜モジュール４０のこれらの構成部材は、ボルト等の締結部材を用いてめっき槽１０の側壁１０ｂの所定箇所（すなわち、膜モジュール４０が固定される被固定箇所）に固定されている。

図７は、第１膜４１の模式的な上面図である。図８は、第１サポート部材４３の模式的な上面図である。図９は、第２膜４２及び第２サポート部材４４の模式的な上面図である。図１０は、図９のＢ１－Ｂ１線断面を模式的に示す断面図である。図１１は、第１シール部材４５の模式的な上面図である。図１２は、第２シール部材４６（又は第３シール部材４７）の模式的な上面図である。図１３は、図３のＡ２部分の模式的な拡大断面図である。

第１膜４１は、めっき槽１０内を、アノード１３が配置されるアノード室１１と、基板Ｗｆが配置されるカソード室１２と、に区画する膜である。具体的には、第１膜４１は、めっき液Ｐｓに含まれるイオン種（これは金属イオンを含んでいる）が第１膜４１を通過することを許容しつつ、めっき液Ｐｓに含まれる非イオン系のめっき添加剤が第１膜４１を通過することを抑制するように構成された膜である。具体的には、第１膜４１は、複数の微細な孔（微細孔）を有している（この微細孔の図示は省略されている）。この複数の孔の平均的な直径はナノメートルサイズ（すなわち、１ｎｍ以上９９９ｎｍ以下のサイズ）である。これにより、金属イオンを含むイオン種（これはナノメートルサイズである）が第１膜４１の複数の微細孔を通過することは許容される一方で、非イオン系のめっき添加剤（これは、ナノメートルサイズよりも大きい）が第１膜４１の複数の微細孔を通過することは抑制されている。このような第１膜４１としては、例えば、イオン交換膜を用いることができる。第１膜４１の具体的な製品名を挙げると、例えば、ケマーズ社製のナフィオン膜（Ｎａｆｉｏｎ膜）等が挙げられる。

本実施形態のように、めっきモジュール４００が第１膜４１を備えることで、カソード室１２のめっき液Ｐｓに含まれる非イオン系のめっき添加剤がアノード室１１へ移動することを抑制できる。これにより、カソード室１２のめっき添加剤の消耗量の低減を図ることができる。

図７に示すように、第１膜４１は、延在部位４１ａと、傾斜部位４１ｂと、を備えている。延在部位４１ａは、水平方向に延在している。具体的には、延在部位４１ａは、アノード室１１の中心を通過しつつ、水平方向（一例としてＹ方向）に延在している。また、延在部位４１ａは、所定の幅（Ｘ方向の長さ）を有する面によって構成されている。

傾斜部位４１ｂは、延在部位４１ａを起点として延在部位４１ａから離れる方向で一方側（Ｘ方向側）及び他方側（－Ｘ方向側）に延在するとともに、延在部位４１ａから離れるに従って上方に位置するように傾斜している。この結果、本実施形態に係る第１膜４１は、正面視で（Ｙ方向から視認した場合に）、「Ｖ字状」の外観形状を有している。なお、本実施形態に係る傾斜部位４１ｂの外縁は円弧状になっている。具体的には、傾斜部位４１ｂの外縁は、この外縁の一部が延在部位４１ａの両端（Ｙ方向側の端部及び－Ｙ方向側の端部）に接続した、円弧状になっている。この結果、第１膜４１は、上面視で略円形になっている。

なお、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの水平方向に対する傾斜角度の一例を挙げると、この傾斜角度として、例えば２度以上の値を用いることができ、具体的には、２度以上４５度以下の値を用いることができる。

図８に示すように、第１サポート部材４３は、第１膜４１を支持するための部材である。具体的には、第１サポート部材４３は、第１膜４１の延在部位４１ａを支持する第１部位４３ａと、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの外縁を支持する第２部位４３ｂとを備えている。第１部位４３ａは水平方向に延在している。具体的には、第１部位４３ａは、アノード室１１の中心を通過しつつ、水平方向（一例としてＹ方向）に延在している。また、第２部位４３ｂは、環状の部材によって構成されているとともに、第１部位４３ａから離れるに従って上方に位置するように傾斜している。

また、本実施形態に係る第１部位４３ａは、第１膜４１の上方に位置しており、第１膜４１を上方側から支持している。

図５に示すように、第１シール部材４５は、第１膜４１と第１サポート部材４３との間に挟持されているシール部材である。このように、第１膜４１と第１サポート部材４３との間に第１シール部材４５が配置されていることで、第１膜４１と第１サポート部材４３とは、互いに非接触の状態になっている。

図１１に示すように、第１シール部材４５は、延在シール部位４５ａと、外縁シール部位４５ｂとを備えている。延在シール部位４５ａは、水平方向に延在しており、第１膜４１の延在部位４１ａと、第１サポート部材４３の第１部位４３ａとの間に挟持される。外縁シール部位４５ｂは、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの外縁と第１サポート部材４３の第２部位４３ｂとの間に挟持される。

図５及び図６を参照して、第２膜４２は、第１膜４１に接触しない態様で、第１膜４１とアノード１３との間、すなわち第１膜４１よりも下方且つアノード１３よりも上方の箇所に配置されている。これにより、めっき槽１０内（アノード室１１内）は、アノード１３よりも下方の領域と、第１膜４１と第２膜４２との間の領域と、第２膜４２とアノード１３との間の領域と、に区分される。以下、アノード１３よりも下方の領域を「第１領域Ｒ１」と称し、第１膜４１と第２膜４２との間の領域を「第２領域Ｒ２」と称し、第２膜４２とアノード１３との間の領域を「第３領域Ｒ３」と称する。

図５、図６、図９及び図１０を参照して、本実施形態に係る第２膜４２は、第２サポート部材４４に接合されている。具体的には、本実施形態に係る第２膜４２は、一例として、第２サポート部材４４の下面に接合されている。

第２膜４２は、めっき液Ｐｓに含まれるイオン種（金属イオンを含むイオン種）が第２膜４２を通過することを許容しつつ、気泡Ｂｕが第２膜４２を通過することを抑制するように構成された膜である。具体的には、第２膜４２は、複数の微細孔を有している（この微細孔の図示は省略されている）。この複数の微細孔の平均的な直径はナノメートルサイズである。これにより、金属イオンを含むイオン種が第２膜４２の微細孔を通過することは許容される一方で、気泡Ｂｕ（これは、ナノメートルサイズよりも大きい）が第２膜４２の微細孔を通過することは抑制される。

第２膜４２は、第１膜４１と異なる種類の膜を用いることが望ましい。たとえば、第２膜４２は、材質、表面特性（疎水性、親水性など）、表面粗さ、微細孔の寸法や密度などが第１膜４１と異なるものとすることができる。一実施形態として、第１膜４１として、めっき液Ｐｓに含まれ得るめっき添加剤の移動を抑制する性能が優れた膜を使用し、第２膜４２として、気泡Ｂｕが付着し難い気泡Ｂｕの流れ特性の優れた膜を使用することができる。なお、この第２膜４２の微細孔の平均的な直径の大きさは、第１膜４１の微細孔の平均的な直径よりも大きくてもよい。

なお、第２膜４２の微細孔の平均的な直径の大きさの一例を挙げると、数十ｎｍ～数百ｎｍの範囲から選択された値（この一例を挙げると、例えば１０ｎｍ～３００ｎｍの範囲から選択された値）が挙げられる。また、第２膜４２の表面粗さは小さい方が、気泡Ｂｕが付着し難くなる点で好ましい。また、第２膜４２の表面が親水性である場合の方が、疎水性である場合よりも、気泡Ｂｕが付着し難くなる点で好ましい（一般に、気泡Ｂｕは疎水性である）。第２膜４２の具体的な製品名を挙げると、例えば、株式会社ユアサメンブレンシステム製の「めっき用電解隔膜」等が挙げられる。

本実施形態によるめっきモジュール４００は、第１膜４１および第２膜４２の２種類のイオン透過性の膜を使用している。膜の種類によっては、イオン透過性、添加剤の透過性、気泡の付着性などがそれぞれ異なり、１種類の膜のみではめっきモジュール４００に望ましい機能を発揮することが難しい場合がある。そのため、本実施形態によるめっきモジュール４００では、性質が異なる２種類のイオン透過性の膜を使うことでめっきモジュール４００の全体の機能の向上を図ることができる。

図３、図９及び図１０を参照して、第２膜４２は、水平方向に対して傾斜するとともに、アノード室１１の中央側からアノード室１１の外縁側に向かうに従って上方に位置するように傾斜する傾斜部位４２ｂを備えている。

具体的には、本実施形態に係る第２膜４２は、上記の傾斜部位４２ｂと、水平方向に延在する延在部位４２ａと、を備えている。傾斜部位４２ｂは、延在部位４２ａを起点として延在部位４２ａから離れる方向で一方側（Ｘ方向側）及び他方側（－Ｘ方向側）に延在するとともに、延在部位４２ａから離れるに従って上方に位置するように傾斜している。この結果、本実施形態に係る第２膜４２は、正面視で（Ｙ方向から視認した場合に）、「Ｖ字状」の外観形状を有している。

なお、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの水平方向に対する傾斜角度の一例を挙げると、この傾斜角度として、例えば２度以上の値を用いることができ、具体的には、２度以上４５度以下の値を用いることができる。

なお、本実施形態に係る傾斜部位４２ｂの外縁は円弧状になっている。具体的には、傾斜部位４２ｂの外縁は、この外縁の一部が延在部位４２ａの両端（Ｙ方向側の端部及び－Ｙ方向側の端部）に接続した、円弧状になっている。この結果、第２膜４２は、上面視で略円形になっている。また、本実施形態に係る第２膜４２の傾斜部位４２ｂは、第１膜４１の傾斜部位４１ｂと略平行になっている。

延在部位４２ａは、アノード室１１の中心を通過しつつ、水平方向（一例としてＹ方向）に延在している。また、延在部位４２ａは、所定の幅（Ｘ方向の長さ）を有する面によって構成されている。延在部位４２ａは、第２サポート部材４４の後述する第１部位４４ａの下面に接合されている。

なお、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの下面は、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの下面よりも平滑であることが好ましい。換言すると、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの下面の表面粗さ（Ｒａ）は、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの下面の表面粗さ（Ｒａ）よりも小さいことが好ましい。この構成によれば、気泡Ｂｕを第２膜４２の傾斜部位４２ｂの下面に沿って効果的に移動させることができる。これにより、気泡Ｂｕに起因して基板Ｗｆのめっき品質が悪化することを効果的に抑制できる。

第２サポート部材４４は、第２膜４２を支持するための部材である。具体的には、第２サポート部材４４は、第２膜４２の延在部位４２ａを支持する第１部位４４ａと、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの外縁を支持する第２部位４４ｂとを備えている。第１部位４４ａは、水平方向に延在している。具体的には、第１部位４４ａは、アノード室１１の中心を通過しつつ、水平方向（一例としてＹ方向）に延在している。第２部位４４ｂは、環状の部材によって構成されているとともに、第１部位４４ａから離れるに従って上方に位置するように傾斜している。

図５及び図１２に示すように、第２シール部材４６は、第１膜４１と第２サポート部材４４との間に挟持されるように配置されたシール部材である。第３シール部材４７は、第２サポート部材４４と、めっき槽１０の側壁１０ｂの被固定箇所と、の間に挟持されるように配置されたシール部材である。

本実施形態において、第２シール部材４６及び第３シール部材４７の形状は同様である。具体的には、図１２に示すように、第２シール部材４６及び第３シール部材４７は、上面視で、全体的に円環状の形状を有している。第２シール部材４６は、第１膜４１の傾斜部位４１ｂの外縁と第２サポート部材４４の第２部位４４ｂとの間に挟持される。また、第３シール部材４７は、第２サポート部材４４の第２部位４４ｂとめっき槽１０の側壁１０ｂの被固定箇所との間に挟持される。

以上説明したような本実施形態によれば、前述したような第２膜４２を備えているので、図１３に示すように、アノード室１１に気泡Ｂｕが発生した場合であっても、この気泡Ｂｕを、浮力を利用して第２膜４２の傾斜部位４２ｂに沿って移動させて、第２膜４２の外縁に移動させることができる。これにより、アノード室１１に発生した気泡Ｂｕが第１膜４１及び第２膜４２の下面に全体的に滞留することを抑制できる。この結果、第１膜４１及び第２膜４２の下面に全体的に滞留した気泡Ｂｕに起因して、基板Ｗｆのめっき品質が悪化することを抑制できる。

図１４は、図１３のＡ４部分の模式的な拡大図である。図１３及び図１４を参照して、めっき槽１０の側壁１０ｂには、収容溝５０が設けられている。収容溝５０は、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの外縁に沿うように、めっき槽１０の側壁１０ｂに形成されている。具体的には、本実施形態に係る収容溝５０は、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの外縁に沿うように、側壁１０ｂの周方向の全周に形成されている。

この収容溝５０は、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの外縁に移動した気泡Ｂｕを一時的に収容するように構成されるとともに、第３領域Ｒ３のめっき液Ｐｓ及び第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓが収容溝５０において合流するように構成されている。

具体的には、図１４に示すように、本実施形態に係る収容溝５０は、上側溝壁５０ａが第２膜４２よりも上方に位置し、上側溝壁５０ａに対向する下側溝壁５０ｂが第２膜４２よりも下方に位置するように形成されている。これにより、収容溝５０は、第２膜４２の傾斜部位４２ｂに沿って、この傾斜部位４２ｂの外縁に移動した気泡Ｂｕを効果的に収容することができるとともに、第３領域Ｒ３及び第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓを、収容溝５０において合流することが容易にできる。

なお、上側溝壁５０ａと下側溝壁５０ｂとの間隔（すなわち、溝幅Ｗ１）は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲から選択された値になっている。

図１３を参照して、収容溝５０と後述するアノード室用排出口１７とは、連通路５１によって連通されている。具体的には、連通路５１は、収容溝５０の上端とアノード室用排出口１７の上流端とを連通している。

アノード室用排出口１７は、めっき槽１０の側壁１０ｂに設けられた連通路５１を介して、収容溝５０に連通している。アノード室用排出口１７は、第３領域Ｒ３のめっき液Ｐｓ、及び、第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓを、収容溝５０に収容された気泡Ｂｕとともに吸い込んで、めっき槽１０の外部に排出するように構成されている。

具体的には、本実施形態に係るアノード室用排出口１７は、めっき槽１０の側壁１０ｂに設けられた連通路５１を介して、収容溝５０の最も上方に位置する部分に連通している。また、第２サポート部材４４の第２部位４４ｂの一部には、第２膜４２の上面に沿って流動した第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓが連通路５１に流入するための溝４４ｄ（又は孔でもよい）が設けられている。第３領域Ｒ３のめっき液Ｐｓと第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓは、第２膜４２に沿って流動した後に、合流して連通路５１に流入し、次いで、アノード室用排出口１７から排出される。なお、本実施形態に係るアノード室用排出口１７は、合計で２つ設けられている。

本実施形態によれば、第２膜４２の傾斜部位４２ｂの外縁に移動した気泡Ｂｕを収容溝５０に一時的に収容させて、この収容された気泡Ｂｕを、第３領域Ｒ３及び第２領域Ｒ２のめっき液Ｐｓとともに、アノード室用排出口１７からめっき槽１０の外部に排出することができる。これにより、第２膜４２の下面に気泡Ｂｕが滞留することを効果的に抑制できる。

また、本実施形態によれば、収容溝５０に気泡Ｂｕが一時的に収容されることで、この収容溝５０において、複数の小さな気泡Ｂｕが結合して大きな気泡Ｂｕになることができる。これにより、アノード室用排出口１７から、気泡Ｂｕを排出させ易くすることができる。

なお、図１３に示すように、連通路５１は、その断面積が下流側に向かうほど小さくなるように構成されていてもよい。この構成によれば、気泡Ｂｕが収容溝５０に一時的に滞留し易くなるので、収容溝５０において、複数の小さい気泡Ｂｕを効果的に結合させて大きな気泡Ｂｕにすることができる。これにより、アノード室用排出口１７から、気泡Ｂｕを効果的に排出させることができる。

ところで、本実施形態のように膜モジュール４０が第１膜４１と第２膜４２とを含む場合、第２領域Ｒ２に如何にめっき液を入れるかが課題となる。以下、この点について説明する。

図３に示すように、めっきモジュール４００は、めっき槽１０内のアノード１３よりも下方の第１領域Ｒ１と、第１膜４１と第２膜４２との間の第２領域Ｒ２と、を連通する２本の管部材３１を備える。具体的には、管部材３１はそれぞれ、第１領域Ｒ１に開口する第１端部３１ａと、第２領域Ｒ２に開口する第２端部３１ｂと、第１端部３１ａと第２端部３１ｂとを連結する連結部材３１ｃと、を有する。

管部材３１は、第１端部３１ａの開口と第２端部３１ｂの開口以外には開口が形成されていない筒状の部材である。第１端部３１ａは、アノード室１１に貯留されためっき液を管部材３１内に入れることができるように、めっき槽１０の底壁１０ａの上面から距離をあけて第１領域Ｒ１に配置される。第２端部３１ｂは、管部材３１内を通るめっき液を第２領域Ｒ２に注入することができるように、第１膜４１の下面から距離をあけて第２領域Ｒ２に配置される。

図１５は、本実施形態の管部材の設置態様を模式的に示す平面図である。図１５では、めっき槽１０の側壁１０ｂ、管部材３１、およびアノード１３のみを示し、それら以外の部材の図示を省略している。図３および図１５に示すように、管部材３１は、アノード１３の外周部に沿って相互に１８０°の間隔をあけて配置されている。管部材３１の連結部材３１ｃは、アノード１３および第２膜４２を貫通して上下方向に直線状に伸び、第１端部３１ａと第２端部３１ｂとを連結する。

管部材３１を設けることによって、第１膜４１と第２膜４２との間の第２領域Ｒ２にめっき液を注入しつつ、第２領域Ｒ２に気泡が入るのを抑制することができる。すなわち、めっき処理を行うためには第２領域Ｒ２にめっき液を注入しなければならない。この点、例えば第２膜４２に穴などの流路を形成することによって、第３領域Ｒ３から第２領域Ｒ２へめっき液を入れることも考えられる。しかしながら、この態様では、アノード１３由来で発生した気泡が第３領域Ｒ３から第２膜４２の流路を介して第２領域Ｒ２に入るおそれがある。第２領域Ｒ２に入った気泡は、第１膜４１の下面に付着して滞留する場合がある。すると第１膜４１の下面に滞留した気泡に起因して基板のめっき品質が悪化するおそれがある。

これに対して本実施形態では、管部材３１は、アノード１３由来の気泡が存在し難い第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、を連通している。したがって、アノード室用供給口１６からめっき液を供給するにしたがって、第１領域Ｒ１の気泡を含まないめっき液が管部材３１を通って第２領域Ｒ２に注入される。その結果、気泡を含まないめっき液で第２領域Ｒ２を満たすことができるので、アノード１３由来の気泡に起因して基板のめっき品質が悪化するのを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、２本の管部材３１を相互に１８０°の間隔をあけて設ける例を示したが、管部材３１の本数および配置位置は任意である。また、上記実施形態では、連結部材３１ｃがアノード１３を貫通する管部材３１を設ける例を示したが、これに限定されない。

図１６は、変形例の管部材の配置態様を模式的に示す平面図である。図１６では、めっき槽１０の側壁１０ｂ、管部材３１、およびアノード１３のみを示し、それら以外の部材の図示を省略している。図１６に示すように、管部材３１の連結部材３１ｃは、円板形状のアノード１３の側壁１３ｂとめっき槽１０の側壁１０ｂとの間を通って第１端部３１ａと第２端部３２ａとを連結するように構成されていてもよい。本変形例によれば、アノード１３を貫通させて管部材３１を設置する必要がないので、めっきモジュール４００の組み立てを容易に行うことができる。

図１７は、変形例の管部材の配置態様を模式的に示す平面図である。図１７では、めっき槽１０の側壁１０ｂ、管部材３１、およびアノード１３のみを示し、それら以外の部材の図示を省略している。図１７に示すように、アノード１３は円板形状に限定されない。具体的には、アノード１３は、めっき槽１０の側壁１０ｂに対応する形状の第１側壁１３ｃと、第１側壁１３ｃよりもめっき槽１０の側壁１０ｂから距離が離れた第２側壁１３ｄと、を有していてもよい。

この変形例では、第１側壁１３ｃは、めっき槽１０の円筒形状の側壁１０ｂに対応する円形の側壁であり、第２側壁１３ｄは、直線状の側壁である。管部材３１の連結部材３１ｃは、アノード１３の第２側壁１３ｄとめっき槽１０の側壁１０ｂとの間を通って第１端部３１ａと第２端部３１ｂとを連結するように構成されてもよい。本変形例によれば、アノード１３を貫通させて管部材３１を設置する必要がないので、めっきモジュール４００の組み立てを容易に行うことができる。さらに、本変形例によれば、めっき槽１０の側壁１０ｂのサイズを大きくすることなく、アノード１３の面積を大きくしてめっき処理を促進することができる。

また、管部材３１は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２を連通する管状の部材であれば、図１６および図１７に示した変形例の他にも変形は可能である。すなわち、管部材３１は、第１領域Ｒ１に開口する第１端部３１ａと、第２領域Ｒ２に開口する第２端部３１ｂと、第１端部３１ａと第２端部３１ｂとを連結する連結部材３１ｃと、を有していればよく、連結部材３１ｃは、例えばめっき槽１０の内部を通っていてもよいし外部を通っていてもよい。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、一実施形態として、めっき液を収容するように構成されためっき槽と、めっき槽内に配置されたアノードと、前記アノードに対向するように被めっき面を下方に向けた基板を保持するように構成された基板ホルダと、前記めっき槽内をアノード室とカソード室に区画する第１膜、および前記第１膜と前記アノードとの間に配置された第２膜、を有する膜モジュールと、前記めっき槽内の前記アノードよりも下方の第１領域、および前記第１膜と前記第２膜との間の第２領域、を連通する管部材と、を含む、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードを貫通して前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードの側壁と前記めっき槽の側壁との間を通って前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記アノードは、前記めっき槽の側壁に対応する形状の第１側壁と、前記第１側壁よりも前記めっき槽の側壁から距離が離れた第２側壁と、を有し、前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードの前記第２側壁と前記めっき槽の側壁との間を通って前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記第１端部は、前記めっき槽の底壁から距離をあけて前記第１領域に配置され、前記第２端部は、前記第１膜から距離をあけて前記第２領域に配置される、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記第１膜は、めっき液に含まれるイオン種が通過することを許容し、めっき液に含まれるめっき添加剤が通過しないように構成された膜であり、前記第２膜は、めっき液に含まれるイオン種が通過することを許容し、気泡が通過しないように構成された膜である、めっき装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記めっき槽は、前記アノード室にめっき液を供給するためのアノード室用供給口と、前記アノード室からめっき液を前記めっき槽の外部に排出するためのアノード室用排出口と、を有する、めっき装置を開示する。

１０ めっき槽
１０ａ 底壁
１０ｂ 側壁
１１ アノード室
１２ カソード室
１３ アノード
１３ｂ 側壁
１６ アノード室用供給口
１７ アノード室用排出口
２０ 基板ホルダ
３１ 管部材
３１ａ 第１端部
３１ｂ 第２端部
３１ｃ 連結部材
４０ 膜モジュール
４１ 第１膜
４２ 第２膜
４００ めっきモジュール
１０００ めっき装置
Ｗｆ 基板
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｐｓ めっき液

Claims (7)

1. めっき液を収容するように構成されためっき槽と、
   めっき槽内に配置されたアノードと、
   前記アノードに対向するように被めっき面を下方に向けた基板を保持するように構成された基板ホルダと、
   前記めっき槽内をアノード室とカソード室に区画する第１膜、および前記第１膜と前記アノードとの間に配置された第２膜、を有する膜モジュールと、
   前記めっき槽内の前記アノードよりも下方の第１領域、および前記第１膜と前記第２膜との間の第２領域、を連通する管部材と、
   を含む、めっき装置。
2. 前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードを貫通して前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、
   請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードの側壁と前記めっき槽の側壁との間を通って前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、
   請求項１に記載のめっき装置。
4. 前記アノードは、前記めっき槽の側壁に対応する形状の第１側壁と、前記第１側壁よりも前記めっき槽の側壁から距離が離れた第２側壁と、を有し、
   前記管部材は、前記第１領域に開口する第１端部と、前記第２領域に開口する第２端部と、前記アノードの前記第２側壁と前記めっき槽の側壁との間を通って前記第１端部と前記第２端部とを連結する連結部材と、を有する、
   請求項１に記載のめっき装置。
5. 前記第１端部は、前記めっき槽の底壁から距離をあけて前記第１領域に配置され、前記第２端部は、前記第１膜から距離をあけて前記第２領域に配置される、
   請求項２から４のいずれか一項に記載のめっき装置。
6. 前記第１膜は、めっき液に含まれるイオン種が通過することを許容し、めっき液に含まれるめっき添加剤が通過しないように構成された膜であり、
   前記第２膜は、めっき液に含まれるイオン種が通過することを許容し、気泡が通過しないように構成された膜である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のめっき装置。
7. 前記めっき槽は、前記アノード室にめっき液を供給するためのアノード室用供給口と、前記アノード室からめっき液を前記めっき槽の外部に排出するためのアノード室用排出口と、を有する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のめっき装置。

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