JP7316908B2 - アノード組立体 - Google Patents

Description

本発明は、角基板、ウェーハ、パネルなどのワークピースにめっき処理を行うめっき装置に使用されるアノード組立体に関する。

めっき装置の一例である電解めっき装置は、ワークピースホルダに保持されたワークピース（例えば角基板、ウェーハなど）をめっき液に浸漬させ、ワークピースとアノードとの間に電圧を印加することで、ワークピースの表面に金属膜を析出させる。電解めっき装置は、内部にめっき液を保有するめっき槽内に、アノードホルダに保持されたアノードと、ワークピースホルダに保持されたワークピースとを両者の面が平行になるように対向して設置し、めっき電源によってアノードとワークピース間に通電することで、ワークピースホルダから露出しているワークピースの被めっき面に電気めっきを行うように構成されている。このような電解めっき装置では、アノードは使用によって徐々に劣化するため、定期的にアノードをめっき槽から取り出して交換する必要がある。

特開２００９－４６７２４号公報 特開２０１５－１５１５５３号公報

従来、アノードをめっき槽から取り出して交換するためには、アノードホルダ全体をめっき槽から引き上げる必要があった。アノードホルダをめっき槽から引き上げた後、めっき槽の外でアノードホルダを分解し、アノードホルダから使用済みのアノードを取り出して新品のアノードと交換することが行われていた。

しかしながら、最近では、被めっき対象物であるワークピースが大型化する傾向にあり、それに伴いアノードやアノードを保持するアノードホルダも大型化している。アノードホルダが大型化すると、アノードホルダの重量が増加し、アノードホルダ全体をめっき槽から引き上げることが難しくなるという問題があった。

そこで本発明は、アノードおよびアノードを保持するアノードホルダを備えたアノード組立体であって、アノードをめっき槽から容易に引き上げることができるアノード組立体を提供する。

一態様では、めっき槽の内部に縦に配置されるアノード組立体であって、アノード構造体と、前記アノード構造体を保持するアノードホルダとを備え、前記アノード構造体は、アノードと、前記アノードから上方向に延びる給電部材と、前記アノードの背面を覆い、かつ前記アノードを支持するアノードカートリッジを備え、前記アノードホルダは、前記アノード構造体が配置される空間を有するアノード支持枠と、前記アノード支持枠の上端に固定され、かつ前記アノード支持枠から横方向に延びる導電バーと、前記導電バーの端部に取り付けられた給電電極とを備え、前記給電部材の一端は、前記アノードに固定され、前記給電部材の他端は、前記導電バーに取り外し可能に固定されており、前記アノード支持枠は、前記アノード構造体の下端が挿入された位置決めガイド部を有しており、前記給電部材を、前記導電バーから取り外したときに、前記アノード構造体を、前記アノードホルダから分離して前記めっき槽から引き上げ可能に構成されている、アノード組立体が提供される。

一態様では、前記アノード支持枠は、前記アノード構造体の側面に沿って延びる側面ガイド部を備えている。
一態様では、前記アノード支持枠は、絶縁体から構成されている。
一態様では、前記位置決めガイド部は、前記アノード支持枠の前方に向かって斜め下方に傾斜したテーパー面を有している。
一態様では、前記アノードカートリッジは、絶縁体から構成されている。
一態様では、前記アノードホルダは、前記アノード支持枠に固定されたマスクをさらに備え、前記マスクは、前記アノードの前方に位置する開口を有する。

本発明によれば、アノードホルダがめっき槽に設置されている状態で、アノード構造体をアノードホルダから分離してめっき槽から引き上げることができる。したがって、アノードをめっき槽から容易に引き上げることができる。

電解めっき装置の一実施形態を示す縦断正面図である。 アノード組立体の正面斜視図である。 アノード組立体の裏面斜視図である。 図３のＡ－Ａ線断面を示す断面斜視図である。 図３のＢ－Ｂ線断面を表す断面斜視図である。 アノード構造体をアノードホルダから取り外したときの状態を示す図である。 アノード構造体をアノードホルダから取り外す作業を説明する模式図である。 アノード構造体をアノードホルダに取り付ける作業を説明する模式図である。 アノードおよび給電部材をアノードカートリッジから取り外したときの状態を示す図である。 アノード構造体の他の実施形態を示す図である。 アノード組立体のさらに他の実施形態を示す正面斜視図である。 アノード構造体をアノードホルダから取り外したときの状態を示す図である。 アノードおよび給電部材をアノードカートリッジから取り外したときの状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、電解めっき装置の一実施形態を示す縦断正面図である。図１に示すように、電解めっき装置１はめっき槽１０を備えている。めっき槽１０の内部には、めっき液が保持される。めっき槽１０に隣接して、めっき槽１０の上縁から溢れ出ためっき液を受け止めるオーバーフロー槽１２が設けられている。

オーバーフロー槽１２の底部には、ポンプ１４が設けられためっき液循環ライン１６の一端が接続され、めっき液循環ライン１６の他端は、めっき槽１０の底部に接続されている。オーバーフロー槽１２内に溜まっためっき液は、ポンプ１４の駆動に伴ってめっき液循環ライン１６を通ってめっき槽１０内に戻される。めっき液循環ライン１６には、ポンプ１４の下流側に位置して、めっき液の温度を調節する温調ユニット２０と、めっき液内の異物を除去するフィルタ２２が介装されている。

電解めっき装置１は、ワークピース（被めっき体）Ｗを着脱自在に保持して、ワークピースＷを鉛直状態でめっき槽１０内のめっき液に浸漬させるワークピースホルダ２４と、アノード組立体３０と、めっき電源２６とを備えている。ワークピースホルダ２４およびアノード組立体３０は、めっき槽１０の内部に縦に配置されており、互いに向き合っている。めっき電源２６は、めっき槽１０の外に配置されている。アノード組立体３０の周囲に、中性隔膜、イオン交換膜などのメンブレン（図示せず）が配置される場合もある。被めっき対象物であるワークピースＷの例としては、半導体デバイスを構成するウェーハ、角基板、プリント配線板、パネルなどが挙げられる。

アノード組立体３０は、アノード構造体３５と、アノード構造体３５を保持するアノードホルダ４０とを備えている。アノード構造体３５は、アノード３１と、アノード３１から上方向に延びる給電部材３７と、アノード３１を支持するアノードカートリッジ６０とを備えている。アノードホルダ４０は、アノード支持枠４３と、アノード支持枠４３の上端に固定された導電バー５０とを備えている。給電部材３７の一端は、アノード３１に固定され、給電部材３７の他端は、導電バー５０に取り外し可能に固定されている。アノードカートリッジ６０は、アノード３１の背面を覆っている。本実施形態のアノード３１は不溶解アノードであるが、一実施形態では、アノード３１は、溶解アノードであってもよい。

ワークピースＷを保持したワークピースホルダ２４とアノード組立体３０がめっき槽１０に設置されると、ワークピースＷとアノード３１とはめっき槽１０内で互いに向き合う。ワークピースＷの表面（被めっき面）には、あらかじめ導電層（例えばシード層）が形成されている。アノード３１は、給電部材３７および導電バー５０を介してめっき電源２６の正極に電気的に接続されている。ワークピースＷの導電層は、ワークピースホルダ２４を介してめっき電源２６の負極に接続されている。めっき電源２６がアノード３１とワークピースＷとの間に電圧を印加すると、ワークピースＷはめっき液の存在下でめっきされ、ワークピースＷの表面に金属膜（例えば銅膜）が析出する。

アノードホルダ４０は、アノード３１とワークピースＷとの間に形成される電界を調整するための誘電体からなるマスク４１をさらに備えている。マスク４１は、アノード支持枠４３に固定されており、マスク４１は、アノードホルダ４０の前面（ワークピースホルダ２４に対向する面）に配置されている。マスク４１は、アノード３１とワークピースＷとの間に流れる電流が通過する開口４２を有しており、開口４２は、アノード３１の前方に位置している。このようなマスク４１を設けることによってワークピースＷの中央部と周縁部での膜厚を調節することができる。したがって、電解めっき装置１は、めっきによってワークピースＷ上に形成される金属膜の厚さの均一性を向上させることができる。

ワークピースホルダ２４とアノード３１との間には、ワークピースＷの表面と平行に往復運動してめっき液を攪拌するパドル３２が配置されている。めっき液をパドル３２で攪拌することで、十分な金属イオンをワークピースＷの表面に均一に供給することができる。更に、パドル３２とアノード３１との間には、ワークピースＷの全面に亘る電位分布をより均一にするための誘電体からなるレギュレーションプレート３４が配置されている。

レギュレーションプレート３４は、アノード３１とワークピースＷとの間に流れる電流が通過する開口３４ａを有している。レギュレーションプレート３４は、アノード３１とワークピースＷとの間に形成される電界を調節する機能を有し、めっきによってワークピースＷ上に形成される金属膜の厚さの均一性を向上させることができる。

図２は、アノード組立体３０の正面斜視図であり、図３は、アノード組立体３０の裏面斜視図である。図４は、図３のＡ－Ａ線断面を示す断面斜視図であり、図５は、図３のＢ－Ｂ線断面を表す断面斜視図である。上述したように、アノード構造体３５は、アノード３１と、アノード３１から上方向に延びる給電部材３７と、アノード３１を支持するアノードカートリッジ６０とを備えている。アノードホルダ４０は、アノード支持枠４３と、アノード支持枠４３の上端に固定された導電バー５０とを備えている。本実施形態では、ワークピースＷは角基板であり、アノード３１は角基板に類似する四角形状を有している。一実施形態では、ワークピースＷは円形のウェーハであり、アノード３１は円形であってもよい。

アノードカートリッジ６０およびアノード支持枠４３は、絶縁体から構成されている。アノードカートリッジ６０およびアノード支持枠４３を構成する絶縁体の一例として、塩化ビニルが挙げられる。給電部材３７および導電バー５０は、金属などの導体から構成されている。導電バー５０を構成する導体の一例として、チタンが挙げられる。アノードカートリッジ６０は、その上部に取っ手６１を有している。本実施形態では、２つの取っ手６１が給電部材３７の両側に設けられている。

マスク４１は、アノード支持枠４３に支持されている。アノード支持枠４３の前面には、マスク４１をアノード支持枠４３に固定するためのマスク保持部材４４が固定されている。マスク保持部材４４は、マスク４１の開口４２の外側に位置しており、開口４２から露出するアノード３１によって形成される電界を妨げないようになっている。

図４および図５に示すように、アノード支持枠４３は、アノード構造体３５の側面をガイドする側面ガイド部４６と、アノード構造体３５の下端が挿入された位置決めガイド部４７を備えている。具体的には、側面ガイド部４６は、アノード構造体３５の側面に沿って延びており、位置決めガイド部４７は、アノード構造体３５の下端に沿って延びている。位置決めガイド部４７は、アノード支持枠４３の前方に向かって斜め下方に傾斜したテーパー面４７ａを有している（図３および図５参照）。さらに、図５に示すように、アノード構造体３５は、その下端にテーパー面３５ａを有している。テーパー面３５ａは、アノード構造体３５の後方に向かって斜め上方に傾斜しており、位置決めガイド部４７のテーパー面４７ａに面接触する形状を有している。このような側面ガイド部４６および位置決めガイド部４７の構造により、アノードホルダ４０に対するアノード構造体３５の相対的な位置が固定され、アノード構造体３５は、アノードホルダ４０に安定して保持される。

図５に示すように、位置決めガイド部４７は、アノード構造体３５の下端に沿って延びる溝形状を有している。アノード構造体３５の下端は溝状の位置決めガイド部４７内に挿入されている。アノード構造体３５のテーパー面３５ａおよび位置決めガイド部４７のテーパー面４７ａは、アノード構造体３５の下端を位置決めガイド部４７内に挿入しやすくするために設けられている。アノード構造体３５の下端自体が位置決めガイド部４７に挿入されやすい形状を有していれば、テーパー面３５ａは省略してもよい。

図２および図３に示すように、導電バー５０は、アノード支持枠４３の上端に固定されており、アノード支持枠４３から横方向に延びている。アノードホルダ４０は、導電バー５０の端部に取り付けられた給電電極５５を備えている。めっき槽１０には図示しない電気接点が取り付けられており、電気接点は、めっき電源２６の正極に接続されている。アノード組立体３０がめっき槽１０に設置されると、給電電極５５はめっき槽１０上の電気接点に接触する。めっき電源２６は、給電電極５５、導電バー５０、および給電部材３７を介してアノード３１に給電することができる。

給電部材３７の一端（下端）は、アノード３１に固定されている。図３に示すように、給電部材３７の他端（上端）は、締結具としての複数のねじ５６によって導電バー５０に取り外し可能に固定されている。アノード構造体３５のアノードホルダ４０に対する固定は、複数のねじ５６による固定のみである。したがって、ねじ５６を取り外すことによって、給電部材３７を導電バー５０から取り外し、アノード構造体３５をアノードホルダ４０から取り外すことができる。一実施形態では、締結具として単一のねじ５６が設けられてもよい。

図６は、アノード構造体３５をアノードホルダ４０から取り外したときの状態を示す図である。締結具としての複数のねじ５６（図３参照）を給電部材３７から取り外すことにより、アノード構造体３５をアノードホルダ４０から取り外すことができる。ユーザーは、アノードカートリッジ６０の取っ手６１を掴んで、アノード構造体３５をめっき槽１０から引き上げることができる。

アノード支持枠４３は、アノード３１の周りを囲む形状を有している。アノード支持枠４３は、アノード構造体３５が配置される空間４５を有している。空間４５は、アノード支持枠４３の前方および後方に向かって解放された空間である。アノード構造体３５の一部は、空間４５内に配置されている。具体的には、アノード３１、およびアノードカートリッジ６０の一部が空間４５内に配置されている。

図７は、アノード構造体３５をアノードホルダ４０から取り外す作業を説明する模式図である。まず、複数のねじ５６を導電バー５０から取り外し、アノード３１の上部がアノードホルダ４０の空間４５から外側に移動するまで、アノード構造体３５を後方に傾ける。このとき、アノード構造体３５の下端は位置決めガイド部４７に挿入されたままである。その後、アノード構造体３５の全体を上に引き上げることで、アノードホルダ４０はめっき槽１０内に残しつつ、アノード構造体３５をめっき槽１０から取り出すことができる。

複数のねじ５６および導電バー５０は、めっき槽１０の上方に位置するため、アノード構造体３５の取り外し作業はめっき槽１０の外側から可能となる。したがって、複数のねじ５６を導電バー５０から取り外すことによって、給電部材３７を導電バー５０から取り外し、アノード構造体３５を、アノードホルダ４０から分離してめっき槽１０から引き上げることができる。

アノード３１は薄い金属板から構成されている。アノードカートリッジ６０は、絶縁体から構成されており、薄い板状の形状を有している。したがって、アノード構造体３５は、ワークピースＷの大型化に伴いアノード３１やアノードホルダ４０が大型化した場合でも、アノードホルダ４０に対して比較的軽量に構成することができる。結果としてアノード構造体３５をめっき槽１０から容易に引き上げることができる。

図８はアノード構造体３５をアノードホルダ４０に取り付ける作業を説明する模式図である。アノードホルダ４０がめっき槽１０に設置された状態で、アノード構造体３５をめっき槽１０の内部に向かって移動させる。より具体的には、アノード構造体３５の全体をやや傾けた状態で、アノード構造体３５の下端が位置決めガイド部４７に挿入されるまで、アノード構造体３５を下降させる。位置決めガイド部４７はテーパー面４７ａを有しているので、アノード構造体３５の下端を位置決めガイド部４７に容易に挿入することができる。その後、アノード構造体３５の下端が位置決めガイド部４７に挿入されたまま、アノード構造体３５の上部をアノードホルダ４０に向かって移動させ、給電部材３７をアノードホルダ４０の導電バー５０に接触させる。アノード３１の全体は、アノードホルダ４０の空間４５内に収容される。そして、複数のねじ５６により給電部材３７をアノードホルダ４０の導電バー５０に固定する。アノード構造体３５は、ねじ５６と位置決めガイド部４７によりアノードホルダ４０に保持される。

図４および図５に示すように、アノード支持枠４３は側面ガイド部４６および位置決めガイド部４７を有している。側面ガイド部４６および位置決めガイド部４７によって、アノード構造体３５のアノードホルダ４０に対する位置は固定される。したがて、アノード構造体３５をアノードホルダ４０に取り付けたときに、アノード構造体３５を精度良く元の位置に戻すことができる。

図６に示すように、給電部材３７は、締結具である複数のねじ６２によってアノードカートリッジ６０に取り外し可能に固定されている。給電部材３７は、アノードカートリッジ６０から上方向に延びている。ねじ６２を取り外すことによって、アノード３１および給電部材３７をアノードカートリッジ６０から取り外すことができる。一実施形態では、締結具として単一のねじ６２が設けられてもよい。

図９は、アノード３１および給電部材３７をアノードカートリッジ６０から取り外したときの状態を示す図である。アノード３１は、アノードカートリッジ６０に抜き差し可能に構成されている。より具体的には、アノードカートリッジ６０は、その前面に窪み６５を有している。窪み６５は、アノード３１の全体が窪み６５内に収容される大きさを有している。窪み６５は、アノード３１の少なくとも両側部および下端を囲む形状を有する。

複数のねじ６２を外すと、アノード３１を上方向（給電部材３７が延びている方向）に滑らせることができる。したがって、アノード３１をアノードカートリッジ６０から抜きだすことができる。同様に、アノード３１をアノードカートリッジ６０に滑り込ませることによって、アノード３１をアノードカートリッジ６０の窪み６５に収容することができる。

図１０は、アノード構造体３５の他の実施形態を示す図である。図１０は、アノード構造体３５をアノードホルダ４０から取り外したときの状態を示している。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態のアノード構造体３５は、アノードカートリッジ６０を備えていない点で、図１乃至図８を参照して説明した実施形態と異なっている。アノード３１の下端は、位置決めガイド部４７に挿入される。本実施形態では、アノード構造体３５をより軽量に構成することができる。

図１１乃至図１３は、アノード組立体３０のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１乃至図９を参照して説明した実施形態では、アノード３１は四角形状を有しているが、本実施形態のアノード３１は円形状を有しており、マスク４１の開口４２も円形状を有している。本実施形態では、被めっき対象物であるワークピースＷとしては、円形のウェーハ等を用いることができる。図１０を参照して説明した実施形態は、図１１乃至図１３に示す本実施形態にも適用することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 電解めっき装置
１０ めっき槽
１２ オーバーフロー槽
１４ ポンプ
１６ めっき液循環ライン
２０ 温調ユニット
２２ フィルタ
２４ ワークピースホルダ
２６ めっき電源
３０ アノード組立体
３１ アノード
３２ パドル
３４ レギュレーションプレート
３４ａ 開口
３５ アノード構造体
３５ａ テーパー面
３７ 給電部材
４０ アノードホルダ
４１ マスク
４２ 開口
４３ アノード支持枠
４４ マスク保持部材
４５ 空間
４６ 側面ガイド部
４７ 位置決めガイド部
４７ａ テーパー面
５０ 導電バー
５５ 給電電極
５６ ねじ（締結具）
６０ アノードカートリッジ
６２ ねじ（締結具）
６５ 窪み

Claims (6)

1. めっき槽の内部に縦に配置されるアノード組立体であって、
   アノード構造体と、
   前記アノード構造体を保持するアノードホルダとを備え、
   前記アノード構造体は、
   アノードと、
   前記アノードから上方向に延びる給電部材と、
   前記アノードの背面を覆い、かつ前記アノードを支持するアノードカートリッジを備え、
   前記アノードホルダは、
   前記アノード構造体が配置される空間を有するアノード支持枠と、
   前記アノード支持枠の上端に固定され、かつ前記アノード支持枠から横方向に延びる導電バーと、
   前記導電バーの端部に取り付けられた給電電極とを備え、
   前記給電部材の一端は、前記アノードに固定され、前記給電部材の他端は、前記導電バーに取り外し可能に固定されており、
   前記アノード支持枠は、前記アノード構造体の下端が挿入された位置決めガイド部を有しており、
   前記給電部材を、前記導電バーから取り外したときに、前記アノード構造体を、前記アノードホルダから分離して前記めっき槽から引き上げ可能に構成されている、アノード組立体。
2. 前記アノード支持枠は、前記アノード構造体の側面に沿って延びる側面ガイド部を備えている、請求項１に記載のアノード組立体。
3. 前記アノード支持枠は、絶縁体から構成されている、請求項１または２に記載のアノード組立体。
4. 前記位置決めガイド部は、前記アノード支持枠の前方に向かって斜め下方に傾斜したテーパー面を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアノード組立体。
5. 前記アノードカートリッジは、絶縁体から構成されている、請求項１に記載のアノード組立体。
6. 前記アノードホルダは、前記アノード支持枠に固定されたマスクをさらに備え、
   前記マスクは、前記アノードの前方に位置する開口を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアノード組立体。

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