WO2014185159A1 - 基板めっき装置 - Google Patents

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吉岡　潤一郎
村山　隆史
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株式会社Ｊｃｕ
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells

Abstract

　めっき槽外に循環ポンプを設けることなく、めっき液の流速を上げるとともに、めっき槽の底から液面まで流速を同一とすることができ、その結果、基板全域にわたってめっき膜厚が均一で析出速度も速いめっきが可能なめっき装置の提供を目的とし、めっき液を収容するめっき槽と、基板を着脱自在に保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された基板に対向して配置されたアノードと、基板ホルダと平行するようにめっき槽の上方に架け渡されたレール部と、該レール部に懸垂支持されレール部に沿って往復移動可能なパドルとを備えためっき装置であって、該パドルには軸部を中心に回転自在もしくは回動自在な羽根部が垂設されていることを特徴とするめっき装置。

Description

基板めっき装置
　本発明は、めっき液中に基板を浸漬し基板表面にめっきを行うめっき装置に関するものである。
　従来、基板を保持しためっき治具を鉛直に設置し、めっき槽の底面よりめっき液を流入させ上面よりオーバーフローさせる半導体基板用めっき装置において、めっき処理中にめっき液を基板の被めっき面の全域に均一に供給するように、めっき治具とアノードとの間に往復動可能なパドルを設けているものが知られている。
　かかるパドルによる攪拌の場合、基板をめっき治具で保持し、パドルを往復動させながらめっきするが、液流の方向とパドルの進行方向が逆になり、液流方向が交互になるため表面での流速が早くすることができないという課題があった。
　そこで、特許文献１には、めっき液に渦流を発生させる渦発生器により、めっき槽の下部から供給されるめっき液に渦流を発生させるめっき装置が開示されている。
　しかしながら、かかるめっき装置の場合、渦発生器にめっき液を送るための循環ポンプをめっき槽外に設ける必要があり、設置スペースが大きくなるのに加え、めっき槽の下部から渦発生器にめっき液が供給されるため、被めっき面の上下において流速が均一にすることが困難であった。
特開２００４－３４５０６６
　そこで本発明は、従来のめっき装置のかかる欠点を克服し、めっき槽外に循環ポンプを設けることなく、めっき液の流速を上げるとともに、めっき槽の底から液面まで流速を同一とすることができ、その結果、基板全域にわたってめっき膜厚が均一で析出速度も速いめっき処理が可能なめっき装置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、めっき液を収容するめっき槽と、基板を着脱自在に保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された基板に対向して配置されたアノードと、基板ホルダと平行するようにめっき槽の上方に架け渡されたレール部と、該レール部に懸垂支持されレール部に沿って往復移動可能なパドルとを備えためっき装置であって、該パドルには軸部を中心に回転自在もしくは回動自在な羽根部が垂設されていることを特徴とするめっき装置である。
　本発明に係るめっき装置は、レール部に沿って往復移動可能なパドルに回転自在もしくは回動自在な羽根部を設けたことにより、基板に当たる流速や方向を調整でき、基板の全面にわたってムラなく平均的に流れが当たるため、めっき膜厚を均一にすることができる。
　また、本発明に係るめっき装置で、パドルの羽根部が常に一定方向に回転するものは、基板の被めっき面付近の液流が一方向となり、少ない動力で液流を基板表面に高速で当てることができる。
　また、本発明に係るめっき装置で、パドルの羽根部を所定の角度の範囲内において回動（揺動）するものは、液流が基板Ｗの被めっき面に垂直に当たるとともに、基板Ｗ全面にわたって流れがあたるため、均一にめっき処理を行うことができる。
本発明に係るめっき装置の概略平面図 本発明に係るめっき装置の概略断面図 本発明に係るめっき装置で異なる実施態様の概略平面図 本発明に係るめっき装置で異なる実施態様の概略断面図 （ａ）本発明に係るめっき装置のパドルの一実施態様を表す正面図、（ｂ）本発明に係るめっき装置のパドルの一実施態を表す断面図
　以下、本発明のめっき装置の実施態様を、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は本発明のめっき装置の概略平面図、図２は本発明のめっき装置の概略正面図である。図に示すように、本発明のめっき装置は、めっき液を収容するめっき槽１と、基板を着脱自在に保持する基板ホルダ２と、基板ホルダ２に保持された基板Ｗに対向して配置されたアノード３と、基板ホルダ２と平行するようにめっき槽１の上方に架け渡されたレール部５と、該レール部５に懸垂支持されレール部５に沿って往復移動可能なパドル４とを備える。以下、各部材について説明する。
　図に示すように、レール部５は、めっき槽１上方であって基板ホルダ２とアノード３の間に、基板ホルダ２と平行するように架け渡されている。そして、このレール部５には、レール部５に沿って左右に往復移動するための駆動手段（図示せず）を備えたパドル４が懸垂支持されている。かかるパドル４は、羽根部４１の回転駆動手段であるモーター４３を備え、モーター４３に連動して回転自在に垂設された軸部４２を有している。
　パドル４の軸部４２には、それぞれ反対方向へ突出する２枚の羽根部４１が形成されており、モーター４３から軸部４２を介して伝えられた回転力により回転自在に設けられている。本実施態様において、羽根部４１は断面矩形状に形成されているが、これを羽根車の回転進行方向に凹面を有する弧状に形成しても良い。かかる凹面を設けることにより、羽根部４１が効率よくめっき液をつかまえて流速を向上させることができる。また、羽根部４１の枚数に関しては特に制限はないが、２枚が特に好ましい。さらに、羽根部４１の幅（図面上では上下方向の長さ）については、少なくとも、基板Ｗの被めっき面の高さをカバーできるだけの幅があることが望ましい。
　本実施態様のパドル４は、レール部５に沿って左右に往復移動するが、このとき、羽根部４１は常時一方向に回転する。例えば、図１の態様では、羽根部４１はパドル４の往復移動中、常に時計回りに回転する。このように、パドル４の進行方向に関わらず、常に羽根部４１の回転方向を一定にすることにより、基板Ｗの被めっき面付近の液流が一方向となり、少ない動力で液流を基板表面に高速で当てることができる。
　図３および図４は、本発明のめっき装置の第二の実施態様を示す。かかる第二実施態様のものは、めっき槽１の上方に架け渡されたレール部５に懸垂支持されたパドル４が往復移動可能な点において、第一の実施態様のものと同様である。そして、第二実施態様では以下の点に特徴を有する。すなわち、本実施態様では、パドル４の羽根部４１は所定の角度の範囲内において、モーター４３により回動（揺動）自在に設けられている。具体的には、軸部４２から基板Ｗ方向へ突出して設けられた羽根部４１が、図の矢印のように、基板Ｗに対して直角の位置から左右へ回動する。このとき、羽根部４１の回動角度は特に制限はないが、最も少ない動力で効率よく液流を生じさせるために、３０度～９０度（基板Ｗへの垂線に対して片側１５度～４５度）の範囲に設定するのが好ましい。また、羽根部４１の枚数についても制限はないが、枚数が増えると余計な液流が生じるため、図のように１枚とすることが好ましい。
　以上のとおり、第二実施態様では、羽根部４１は所定の角度の範囲内において回動しつつ、パドル４がレール部５に沿って左右に往復移動するため、液流が基板Ｗの被めっき面に垂直に当たるとともに、基板Ｗ全面にわたって流れがあたるため、均一にめっき処理を行うことができる。
　なお、第二実施態様のめっき装置において、羽根部４１を回動させずに、パドル４の進行方向に対して一定の角度に保持しながらパドル４を移動させてもよい。この方法によると、基板Ｗの被めっき面に効率的に液流を当てることができるので、少ない動力で均一にめっき処理を行うことができる。
　さらに、第二実施態様のめっき装置において、羽根部４１を自由に回動するように保持するとともに、羽根部４１の回動角度を所定の範囲内に制限するストッパーをパドル４に設けてもよい。この態様によると、パドル４の進行方向に応じて羽根部４１に対する液の抵抗が変わるため、羽根部４１の向き及び角度が、パドル４の移動に合わせて変更、保持される。これにより、基板Ｗの被めっき面に効率的に液流を当てることができるので、少ない動力で均一にめっき処理を行うことができる。
　図５は、本発明のめっき装置のパドルの異なる実施態様を示す。本実施態様のパドルはいわゆるクロスフロー羽根車と呼ばれるタイプで、上下の円板状の支持部４４の間に、２枚の羽根部４１が回転軸部分を空けて対称に垂設している。かかる羽根部４１は、上部の支持部４４に連設された軸部４２を回転軸として回転自在に形成されている。さらに、本実施態様のパドル４には、アノード３側に対向する側面に沿って、半円形に湾曲するカバー４５が設けられている。このように、本発明のめっき装置のパドルをクロスフロー羽根車タイプとすることにより、基板Ｗ全面にわたって流れがあたるため、均一にめっき処理を行うことができる。　
　　　１　…　…　めっき槽
　　　２　…　…　基板ホルダ
　　　３　…　…　アノード
　　　４　…　…　パドル
　　　５　…　…　レール部
　　４１　…　…　羽根部　
　　４２　…　…　軸部
　　４３　…　…　モーター部　　
　　４４　…　…　支持部
　　４５　…　…　カバー
　
 

Claims (5)

  1. 　めっき液を収容するめっき槽と、基板を着脱自在に保持する基板ホルダと、基板ホルダに保持された基板に対向して配置されたアノードと、基板ホルダと平行するようにめっき槽の上方に架け渡されたレール部と、該レール部に懸垂支持されレール部に沿って往復移動可能なパドルとを備えためっき装置であって、該パドルには軸部を中心に回転自在もしくは回動自在な羽根部が垂設されていることを特徴とするめっき装置。
  2. 　前記羽根部は、駆動手段により常に一方向に回転することを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
  3. 　前記羽根部は、駆動手段により所定の角度の範囲内において回動することを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
  4. 　前記パドルにおいて、上下の円板状の支持部の間に垂設された一組の羽根部が、上部の支持部に連設された軸部を回転軸として回転自在に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
  5. 　前記パドルにおいて、側面に沿って半円形に湾曲するカバーが設けられていることを特徴とする請求項４に記載のめっき装置。
    　
     
     
     
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