JPWO2014076781A1 - 基板めっき治具 - Google Patents

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Abstract

１回のめっき処理によって半導体ウェーハの両面に同時に金属めっき膜を形成できるとともに、保持部もより薄いシンプルな構成のめっき治具の提供することを目的とする。当該めっき治具は、被めっき基板を保持可能に形成されたベース部およびカバー部と、ベース部とカバー部に挟持されて被めっき基板を位置決めするセンター部を備えためっき治具であって、該ベース部、該カバー部および該センター部は、いずれも中央に開口を有する環状部を有し、ベース部環状部およびカバー部環状部にはそれぞれ対向する面に通電リングを配設したシールパッキンが取り付けられ、センター部の開口内に被めっき基板を配置し、カバー部およびセンター部に取り付けられた前記シールパッキンにより被めっき基板を表裏両面から挟持することを特徴とする。【選択図】 図６

Description

本発明は、基板のめっき処理に使用されるめっき治具、特に半導体ウェーハ等の被めっき処理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、半導体ウェーハの被めっき処理面に半導体チップと基板とを電気的に接続するバンプ（突起状電極）を形成するためのめっき治具に関するものである。
従来の一般的なめっき治具は、半導体ウェーハ等の基板をその外周端面と裏面をシールし表面（被めっき処理面）を露出させて保持する保持部材を備え、この保持部材を基板ごとめっき液中に浸漬して基板の被めっき処理面のめっきを行うようにしている。
しかしながらこのような従来のめっき治具を採用した電解めっき法にあっては、１回のめっき処理によって半導体ウェーハの片面にしかめっき処理が行えないため、両面にめっき処理を行う場合は２倍の運転時間を必要とし、半導体ウェーハのめっき膜厚の面内均一性に影響が出るなどの問題が生じていた。
そこで、特許文献１では、被めっき基板の周縁部の全領域をシールしてめっき液に対して密閉すると共に、被めっき基板の両面のシールで囲まれた所定領域をめっき液に対して露出させて保持する基板保持機構を備えためっき治具が開示されている。かかる基板めっき用治具によると、被めっき基板の両面のシールで囲まれた所定領域がめっき液に接液するため、被めっき基板のシールで囲まれた両面の所定領域に同時に金属めっき膜を形成でき、上記のような問題を解決することができる。
しかし、特許文献１に開示されためっき治具は、基板を位置決めするためのガイドピンなどが一部埋設されるために保持部自体が厚みを有し、そのためにめっきの均一性に影響が及ぼされる可能性があった。また、部品も多くコスト高であるとともにシールの交換作業も煩雑であった。
特許第４７６４８９９号
そこで本発明は、従来のめっき治具のかかる欠点を克服し、１回のめっき処理によって半導体ウェーハの両面に同時に金属めっき膜を形成できるとともに、保持部もより薄いシンプルな構成のめっき治具の提供をその課題とするものである。
本発明は、上記課題を解決するものであり、被めっき基板を保持可能に形成されたベース部およびカバー部と、ベース部とカバー部に挟持されて被めっき基板を位置決めするセンター部を備えためっき治具であって、該ベース部、該カバー部および該センター部は、いずれも中央に開口を有する環状部を有し、ベース部環状部およびカバー部環状部にはそれぞれ対向する面に通電リングを配設したシールパッキンが取り付けられ、センター部の開口内に被めっき基板を配置し、カバー部およびセンター部に取り付けられた前記シールパッキンにより被めっき基板を表裏両面から挟持することを特徴とするめっき治具である。
さらに本発明は、ベース部、カバー部およびセンター部の外縁に嵌装可能に形成されたクランプ部を備えためっき治具である。
本発明のめっき治具によれば、１回のめっき処理によって半導体ウェーハの両面に同時に金属めっき膜を形成できるのみならず、基板を保持するベース部とカバー部とその位置決めを行うセンター部という構成により、保持部の厚みをより薄くすることができ、基板の被めっき処理面に沿っためっき液流をより均等にすることができる。
また、本発明のめっき治具によれば、環状のシールパッキンを交換するだけでシールの交換作業を容易に行うことができる。
本発明のめっき治具のベース部の正面図。 本発明のめっき治具のカバー部の正面図。 本発明のめっき治具のセンター部の正面図。 本発明のめっき治具のクランプ部の正面図。 本発明のめっき治具の内部に通電リングが配設された状態のシールパッキンの正面図。 本発明のめっき治具のクランプ部を開き、さらにカバー部を開いた状態の正面図。 本発明のめっき治具に基板を保持させた状態の一部拡大断面図である。
以下、本発明のめっき治具の実施態様を、図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施態様に何ら制約されるものではない。
図１は本発明のめっき治具のベース部の正面図、図２は本発明のめっき治具のカバー部の正面図、図３は本発明のめっき治具のセンター部の正面図、図４は本発明のめっき治具のクランプ部の正面図、図５は内部に通電リング６が配設された状態のシールパッキン５の正面図、図６は本発明のめっき治具が組み立てられた後、クランプ部４とカバー部２を開いた状態の正面図、図７は本発明のめっき治具に基板Ｗを保持させた状態の一部拡大断面図である。
本発明のめっき治具の基本的構成は、被めっき基板を保持するベース部１とカバー部２、それら２つの部材に挟持されて被めっき基板を位置決めするセンター部３と、さらに、被めっき基板を保持した状態でベース部１とカバー部２およびセンター部３の外縁部を保持するクランプ部４からなる。以下、各部材について詳述する。
図１は、本発明のめっき治具のベース部１の正面図である。図に示すように、本実施態様のベース部１は、中央に開口１５を有する環状に形成された環状部１１と、環状部１１の上部から上方へ延設されたアーム部１３、アーム部１３の上端から水平方向に延伸するよう取り付けられたハンドル部１４、さらに、環状部１１の下部に設けられた接合部１２を備える。
環状部１１の内周縁側には、外縁部１１２よりも一段低くなるようにザグリ加工されたシールパッキン取付部１１１が形成されている。かかるシールパッキン取付部１１１にはシールパッキン５を取り付ける際に使用されるボルト穴１１３が形成され、また、外縁部１１２には、ベース部１にセンター部３を取り付ける際に使用されるネジ穴１１４が形成されている。
アーム部１３は板状に形成されており、その上端側の一部がハンドル部１４の内部に挿入され、固定部１４１において固定ボルト等によりハンドル部１４に固定されている。また、ハンドル部１４の両端付近には、外部からの給電用の接点を取るための金具を留めるためのネジ穴１４２が形成されている。さらに、接合部１２には、クランプ部４を取り付ける際に使用されるボルト穴１２２と、カバー部２を取り付ける際に使用されるヒンジ部１２１が設けられている。
図２は、本発明のめっき治具のカバー部の正面図である。図に示すように、本実施態様のカバー部２は、中央に開口２３を有する環状に形成された環状部２１を有し、該環状部２１の下部には接合部２２が設けられている。
環状部２１の内周縁側には、外縁部２１２よりも一段低くなるようにザグリ加工されたシールパッキン取付部２１１が形成されている。かかるシールパッキン取付部２１１にはシールパッキン５を取り付ける際に使用されるボルト穴２１３が形成されている。
図３は、本発明のめっき治具のセンター部３の正面図である。図に示すように、本実施態様のセンター部３は、中央に開口３５を有する環状に形成された環状部３１と、環状部３１の上部から上方へ延設されたアーム部３２を備える。センター部３の開口３５は、被めっき基板を位置決めするために、基板の外寸に合わせてその内寸が設定されている。
環状部３１は、内周縁側の一部が面取り加工されているほかは平板な環状に形成されており、その内周縁側には、ベース部１およびカバー部２にシールパッキン５を取り付けるための固定ボルトが挿入されるボルト受け穴３１１とボルト受け穴３１２が形成されている。また、その外周縁側には、センター部３をベース部１に取り付ける際に使用されるネジ穴３１３が形成されている。さらに、アーム部３２の下方にあたる環状部３１には通電用開口部３１３が貫通形成されている。
アーム部３２には、通電棒３４を配設可能な溝部３２１が凹設されており、かかる溝部３２１から連続して下方の通電用開口部３１３に連通する通電棒配設用の孔部が環状部３１内に設けられている（図示せず）。そして、溝部３２１から通電用開口部３１３へと貫設された通電棒３４の下端は通電用開口部３１３内に露出し、かかる部分に接点部品３３が通電リング６に接触可能に設けられている。なお、溝部３２１は、めっき液中に露出しないよう、通電棒３４を配設した後に塩ビ板やテープ等でマスキングすることが望ましい。
図４は、本発明のめっき治具のクランプ部４の正面図である。クランプ部４は断面形状が略コの字状に形成され、ベース部１、カバー部２およびセンター部３の環状部１１、２１、３１の外周縁に嵌装可能な半環状外装部４１と、ベース部１およびセンター部３のアーム部１３、３２の側縁に嵌装可能なアーム外装部４２からなる。また、半環状外装部４１の下部には、ベース部１に取り付ける際に使用されるボルト穴４３１が形成された接合部４３が設けられている。なお、本実施態様では、ベース部１とカバー部２を固定するのにクランプ部４を外縁に嵌装させているが、カバー部２を固定する方法としてはこれに限定されず、固定ボルトやネジなどの一般的な手段を用いても良い。
図５は、内部に通電リング６が配設された状態のシールパッキン５の正面図である。シールパッキン５は中央に開口５２を有し、ベース部１とカバー部２のシールパッキン取付部１１１、２１１に取り付け可能な環状に形成されており、その断面形状は、内部に通電リング６を配設可能な略コの字状に形成されている。なお、図示しないが、シールパッキン５内には、配設されるベース部１のボルト穴１１３およびカバー部２のボルト穴２１３に対応する位置に同様のボルト穴が形成されている。かかるシールパッキン５は、シリコンゴムなどのゴム材により形成されている。
シールパッキン５内に配設される通電リング６は、シールパッキン５の内部に収まる環状に形成された環状部６１からなり、その内周縁には開口５２方向へ斜め上方に突出する複数の電極接点６１１が形成されている。また、環状部６１には、シールパッキン５および通電リング６をベース部１およびカバー部２に取り付ける際に使用されるボルト穴６１２が形成されている。
図６は、本発明のめっき治具の各部材が組み立てられた後、クランプ部４とカバー部２を開いた状態の正面図である。図に示すように、左右のクランプ部４はベース部１に対して、固定ボルト１６により左右へ回動自在に枢設されている。また、カバー部２はベース部１に対して、ヒンジ部２２１およびヒンジ部１２１において前後へと回動自在に枢設されている。図の状態では、クランプ部４は左右に開いた状態となっており、また、カバー部２は手前側（図面下方）に開いた状態となっている。
ベース部１の上面には、センター部３が載置された状態で取り付けられている。このとき、センター部３のネジ受け穴３１１には、ベース部１にシールパッキン５を取り付けるための固定ボルト３６の頭部が挿入された状態となっている。図に示すように、ベース部１はほとんどの部分がセンター部３により隠れた状態となっているが、ベース部１に取り付けられたシールパッキン５と通電リング６の一部がセンター部３の開口３５から露出して見える状態となっている。
図に示すように、カバー部２には、シールパッキン５と通電リング６が装着されている。シールパッキン５と通電リング６は、固定ボルト６２によりカバー部２のボルト穴２１３に対して取り付けられており、かかる固定ボルト６２の頭部は、カバー部２を閉じたときにセンター部３のネジ受け穴３１２に挿入される。
図６の状態から被めっき基板を固定保持するには以下の手順による。まず、被めっき基板をセンター部３の開口３５内に配置し、ベース部１に取り付けられたシールパッキン５の内周側立ち上がり５１に基板の周縁部を載置する。次に、カバー部２をセンター部３の上から被せるようにして閉じる。このとき、カバー部２取り付けられたシールパッキン５とベース部１に取り付けられたシールパッキン５により、被めっき基板が表裏から挟持された状態となっている。この状態から、左右のクランプ部４を閉じてベース部１、カバー部２およびセンター部３の外周縁に嵌装させる。これにより、基板を固定保持する作業が完了する。
図７は、本発明のめっき治具に基板Ｗを保持させた状態の一部拡大断面図である。図に示すように、センター部３はベース部１とカバー部２の間で挟持されており、その状態で断面略コの字形状のクランプ部４の半環状外装部４１が外縁に嵌装されている。このとき、センター部３の内周側端部３１４は、ベース部１およびカバー部２の内周側端部よりも外周側へセットバックした状態となっており、そのため、保持されている基板Ｗは、その周縁の一部がベース部１とカバー部２の間の空隙に入り込むと共に、センター部３の内周側端部３１４に当接する形となっている。
シールパッキン５は、ベース部１とカバー部２のそれぞれ対向する面に設けたシールパッキン取付部１１１、２１１に取り付けられており、それらの内周側立ち上がり５１ａ、５１ｂがベース部１とカバー部２の内周側端部から立ち上がる形になっている。かかる内周側立ち上がり５１ａ、５１ｂにより、基板Ｗはその周縁部において表と裏から挟み込まれた状態となって固定保持されている。
以上のように、シールパッキン５の内周側立ち上がり５１により被めっき基板を表裏両面から挟持することで、かかる部分より基板Ｗの外側がシールされ、シールパッキン５内へとめっき液への浸入を防ぎ、水密性を保つことができる。また、シールパッキン５でシールされていない基板Ｗ部分はめっき液に露出するため、表裏両面同時にめっき膜を形成することができる。さらに、本発明のめっき治具において基板を位置決めするには、センター部３の内周側端部３１４に基板の外周縁部を当接させるだけでよい。かかるセンター部３は平板な環状に形成されているため、保持部全体の厚みをより薄くすることができ、これにより、基板の被めっき処理面に沿っためっき液流をより均等にすることができる。
次に、本発明のめっき治具における被めっき基板への通電の方法について説明する。ます、外部の電源より、ベース部１のハンドル部１４の内部あるいは表面部に設けられた通電経路を介してアーム部３２に配設された２本の通電棒３４へと給電がなされる。前述の通り、通電棒３４の下部は通電用開口部３１３へと貫設されており、その端部に接点部品３３が設けられている。かかる接点部品３３は、１本の通電棒３４に対し１つずつ設けられており、基板を保持した状態で、一方がベース部１に取り付けられた通電リング６と、他方がカバー部２に取り付けられた通電リング６とそれぞれ接するように配置されている。このようにして、通電棒３４から接点部品３３を介してベース部１とカバー部２に取り付けられた個々の通電リング６に対する給電がなされる。
さらに、通電リング６から基板Ｗへの通電は、電極接点６１１を介して行われる。図７に示すように、ベース部１およびカバー部２に取り付けられた通電リング６の環状部６１ａ、６１ｂには、開口５１方向へ斜めに突出する電極接点６１１ａ、６１１ｂが形成されており、基板Ｗを保持した状態において、それらの電極接点６１１ａ、６１１ｂの先端部が基板Ｗの表面と裏面に接した状態になっている。これにより、基板Ｗの表裏両面に給電がなされる。以上の通電方法によれば、シールパッキン５により通電リング６はめっき液中に露出することなく確実に基板Ｗへ通電が可能であり好ましいが、本発明のめっき治具の通電方法はこれに限定されるものではない。
１ … … ベース部
２ … … カバー部
３ … … センター部
４ … … クランプ部
５ … … シールパッキン
６ … … 通電リング
１１ … … 環状部
１２ … … 接合部
１３ … … アーム部
１４ … … ハンドル部
１５ … … 開口
１６ … … 固定ボルト
２１ … … 環状部
２２ … … 接合部
２３ … … 開口
３１ … … 環状部
３２ … … アーム部
３３ … … 接点部品
３４ … … 通電棒
３５ … … 開口
３６ … … 固定ボルト
４１ … … 半環状外装部
４２ … … アーム外装部
４３ … … 接合部
５１ … … 内周側立ち上がり
５２ … … 開口
６１ … … 環状部
６２ … … 固定ボルト
１１１ … … シールパッキン取付部
１１２ … … 外縁部
１１３ … … ボルト穴
１１４ … … ネジ穴
１２１ … … ヒンジ部
１２２ … … ボルト穴
１４１ … … 固定部
１４２ … … ネジ穴
２１１ … … シールパッキン取付部
２１２ … … 外縁部
２１３ … … ボルト穴
２２１ … … ヒンジ部
３１１ … … ボルト受け穴
３１２ … … ボルト受け穴
３１３ … … ネジ穴
３１４ … … 内周側端部
３２１ … … 溝部
４３１ … … ボルト穴
６１１ … … 電極接点
６１２ … … ボルト穴
Ｗ … … 基板
環状部３１は、内周縁側の一部が面取り加工されているほかは平板な環状に形成されており、その内周縁側には、ベース部１およびカバー部２にシールパッキン５を取り付けるための固定ボルトが挿入されるボルト受け穴３１１とボルト受け穴３１２が形成されている。また、その外周縁側には、センター部３をベース部１に取り付ける際に使用されるネジ穴３１３が形成されている。さらに、アーム部３２の下方にあたる環状部３１には通電用開口部３１５が貫通形成されている。
アーム部３２には、通電棒３４を配設可能な溝部３２１が凹設されており、かかる溝部３２１から連続して下方の通電用開口部３１５に連通する通電棒配設用の孔部が環状部３１内に設けられている（図示せず）。そして、溝部３２１から通電用開口部３１５へと貫設された通電棒３４の下端は通電用開口部３１５内に露出し、かかる部分に接点部品３３が通電リング６に接触可能に設けられている。なお、溝部３２１は、めっき液中に露出しないよう、通電棒３４を配設した後に塩ビ板やテープ等でマスキングすることが望ましい。
ベース部１の上面には、センター部３が載置された状態で取り付けられている。このとき、センター部３のボルト受け穴３１１には、ベース部１にシールパッキン５を取り付けるための固定ボルト３６の頭部が挿入された状態となっている。図に示すように、ベース部１はほとんどの部分がセンター部３により隠れた状態となっているが、ベース部１に取り付けられたシールパッキン５と通電リング６の一部がセンター部３の開口３５から露出して見える状態となっている。
図に示すように、カバー部２には、シールパッキン５と通電リング６が装着されている。シールパッキン５と通電リング６は、固定ボルト６２によりカバー部２のボルト穴２１３に対して取り付けられており、かかる固定ボルト６２の頭部は、カバー部２を閉じたときにセンター部３のボルト受け穴３１２に挿入される。
次に、本発明のめっき治具における被めっき基板への通電の方法について説明する。まず、外部の電源より、ベース部１のハンドル部１４の内部あるいは表面部に設けられた通電経路を介してアーム部３２に配設された２本の通電棒３４へと給電がなされる。前述の通り、通電棒３４の下部は通電用開口部３１５へと貫設されており、その端部に接点部品３３が設けられている。かかる接点部品３３は、１本の通電棒３４に対し１つずつ設けられており、基板を保持した状態で、一方がベース部１に取り付けられた通電リング６と、他方がカバー部２に取り付けられた通電リング６とそれぞれ接するように配置されている。このようにして、通電棒３４から接点部品３３を介してベース部１とカバー部２に取り付けられた個々の通電リング６に対する給電がなされる。
さらに、通電リング６から基板Ｗへの通電は、電極接点６１１を介して行われる。図７に示すように、ベース部１およびカバー部２に取り付けられた通電リング６の環状部６１ａ、６１ｂには、開口５２方向へ斜めに突出する電極接点６１１ａ、６１１ｂが形成されており、基板Ｗを保持した状態において、それらの電極接点６１１ａ、６１１ｂの先端部が基板Ｗの表面と裏面に接した状態になっている。これにより、基板Ｗの表裏両面に給電がなされる。以上の通電方法によれば、シールパッキン５により通電リング６はめっき液中に露出することなく確実に基板Ｗへ通電が可能であり好ましいが、本発明のめっき治具の通電方法はこれに限定されるものではない。
１ … … ベース部
２ … … カバー部
３ … … センター部
４ … … クランプ部
５ … … シールパッキン
６ … … 通電リング
１１ … … 環状部
１２ … … 接合部
１３ … … アーム部
１４ … … ハンドル部
１５ … … 開口
１６ … … 固定ボルト
２１ … … 環状部
２２ … … 接合部
２３ … … 開口
３１ … … 環状部
３２ … … アーム部
３３ … … 接点部品
３４ … … 通電棒
３５ … … 開口
３６ … … 固定ボルト
４１ … … 半環状外装部
４２ … … アーム外装部
４３ … … 接合部
５１ … … 内周側立ち上がり
５２ … … 開口
６１ … … 環状部
６２ … … 固定ボルト
１１１ … … シールパッキン取付部
１１２ … … 外縁部
１１３ … … ボルト穴
１１４ … … ネジ穴
１２１ … … ヒンジ部
１２２ … … ボルト穴
１４１ … … 固定部
１４２ … … ネジ穴
２１１ … … シールパッキン取付部
２１２ … … 外縁部
２１３ … … ボルト穴
２２１ … … ヒンジ部
３１１ … … ボルト受け穴
３１２ … … ボルト受け穴
３１３ … … ネジ穴
３１４ … … 内周側端部
３１５ … … 通電用開口部
３２１ … … 溝部
４３１ … … ボルト穴
６１１ … … 電極接点
６１２ … … ボルト穴
Ｗ … … 基板

Claims (9)

  1. 被めっき基板を保持可能に形成されたベース部およびカバー部と、ベース部とカバー部に挟持されて被めっき基板を位置決めするセンター部を備えためっき治具であって、該ベース部、該カバー部および該センター部は、いずれも中央に開口を有する環状部を有し、ベース部環状部およびカバー部環状部にはそれぞれ対向する面に通電リングを配設したシールパッキンが取り付けられ、センター部の開口内に被めっき基板を配置し、カバー部およびセンター部に取り付けられた前記シールパッキンにより被めっき基板を表裏両面から挟持することを特徴とするめっき治具。
  2. 前記シールパッキンは断面略コの字状に形成され、その内周側立ち上がりにより被めっき基板を挟持することを特徴とする請求項１に記載のめっき治具。
  3. 前記通電リングは前記シールパッキンの内部に収まる環状に形成され、その内周縁には斜め上方に突出して被めっき基板の表面もしくは裏面に接するように複数の電極接点が形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のめっき治具。
  4. 前記センター部環状部の内周側端部に被めっき基板の外周縁部が当接した状態で被めっき基板が保持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のめっき治具。
  5. 前記センター部の内周側端部がベース部およびカバー部の内周側端部よりも外周側へセットバックして形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のめっき治具。
  6. 前記センター部は、その環状部から上方に延設されたアーム部を備え、該アーム部には通電棒を配設可能な溝部が凹設され、環状部には通電用開口部が貫通形成されており、前記溝部から前記通電用開口部へと前記通電棒が貫設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のめっき治具。
  7. 前記通電棒の下端は前記通電用開口部内に露出し、該部分には接点部品が前記通電リングに接触可能に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のめっき治具。
  8. 被めっき基板を保持した状態で前記ベース部、前記カバー部および前記センター部の外縁に嵌装可能に形成されたクランプ部を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のめっき治具。
  9. 前記クランプ部はベース部に対して左右へ回動自在に枢設され、前記カバー部はベース部に対して前後へ回動自在に枢設されていることを特徴とする請求項８に記載のめっき治具。
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