WO2014185160A1 - 基板めっき装置 - Google Patents

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WO2014185160A1
WO2014185160A1 PCT/JP2014/058715 JP2014058715W WO2014185160A1 WO 2014185160 A1 WO2014185160 A1 WO 2014185160A1 JP 2014058715 W JP2014058715 W JP 2014058715W WO 2014185160 A1 WO2014185160 A1 WO 2014185160A1
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plating
substrate
impeller
flow
plating solution
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PCT/JP2014/058715
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉岡　潤一郎
村山　隆史
Original Assignee
株式会社Ｊｃｕ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/10—Agitating of electrolytes; Moving of racks

Definitions

  • the present invention relates to a plating apparatus for plating a substrate surface by immersing the substrate in a plating solution.
  • a plating apparatus for semiconductor substrates in which a plating jig that holds a substrate is installed vertically and the plating solution is allowed to flow in from the bottom surface of the plating tank and overflow from the top surface, the plating solution is applied to the entire surface to be plated of the substrate during the plating process.
  • a paddle capable of reciprocating movement is provided between the plating jig and the anode so as to be uniformly supplied to the anode.
  • the substrate is held by the plating jig and the plating process is performed while reciprocating the paddle.
  • the liquid flow direction and the paddle traveling direction are reversed, and the liquid flow direction is alternated. There was a problem that the flow velocity at the surface could not be increased.
  • Patent Document 1 discloses a plating apparatus that generates a vortex in the plating solution supplied from the lower part of the plating tank by a vortex generator that generates a vortex in the plating solution.
  • the present invention overcomes such disadvantages of the conventional plating apparatus, and can provide the same flow rate from the bottom of the plating tank to the liquid level without providing a circulation pump outside the plating tank, and the plating film thickness over the entire substrate. It is an object of the present invention to provide a plating apparatus that can make the thickness uniform.
  • the present invention solves the above-described problem, and includes a plating tank that stores a plating solution, a substrate holder that detachably holds a substrate, and an anode that is disposed so as to face the substrate held by the substrate holder.
  • the plating apparatus includes a crossflow impeller that is rotatably provided on the upper side of the plating solution flow as viewed from the substrate, and driving means for the crossflow impeller.
  • the plating apparatus according to the present invention circulates the plating solution by the crossflow impeller suspended in the plating tank, the flow velocity can be made uniform from the bottom of the plating tank to the liquid surface, and the plating film is formed over the entire area of the substrate. The thickness can be made uniform.
  • the plating apparatus according to the present invention does not require a circulation pump outside the plating tank, the installation space can be made compact.
  • FIG. 1 Schematic plan view of a plating apparatus according to the present invention
  • FIG. 1 A) Front view of the crossflow impeller of the plating apparatus according to the present invention,
  • Schematic plan view of different embodiments in the plating apparatus according to the present invention Schematic plan view of different embodiments in the plating apparatus according to the present invention
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the plating apparatus of the present invention.
  • the plating apparatus of the present invention is disposed to face a plating tank 1 for containing a plating solution, a substrate holder 2 for detachably holding a substrate, and a substrate W held by the substrate holder 2.
  • baffle plates 5 and 6 provided in the vicinity.
  • FIG. 2 (a) is a front view of the cross flow impeller 4 of the plating apparatus of the present invention.
  • a plurality of blade portions 41 are vertically provided between the upper and lower disk-shaped support portions 42 with a rotating shaft portion therebetween.
  • a shaft portion 43 is suspended from the upper support portion 42, and the blade portion 41 is rotatably provided with the shaft portion 43 as a rotation axis.
  • a motor that is a rotation driving means of the cross flow impeller 4 is continuously provided on the upper portion of the shaft portion 43.
  • the blade portion 41 is formed in a rectangular cross section as shown in FIG. 2B, but the shape is not limited to this. For example, as shown in FIG.
  • the blade portion 41 can more efficiently catch the plating solution and improve the flow velocity.
  • the number of blade portions 41 it is desirable that the width of the blade portion 41 (the length in the vertical direction in the drawing) be at least wide enough to cover the height of the surface to be plated of the substrate W.
  • the positional relationship in the front-rear direction of the crossflow impeller 4 in the plating tank 1 is between the substrate W and the anode 3, and the rotation axis thereof is positioned closer to the substrate holder 2.
  • the lateral positional relationship is such that the rotation axis of the cross flow impeller 4 is located on the upper side of the plating solution flow as viewed from the substrate W and outside the end of the substrate holder 2. Yes.
  • baffle plates 5 and 6 are formed so as to form a flow path for the plating solution with the crossflow impeller 4 interposed therebetween.
  • the baffle plate 5 has a flat portion that extends from the anode 3 side to the substrate W side, and a curved portion that curves from the tip of the flat portion toward the substrate W.
  • the baffle plate 6 is provided in a curved manner so as to follow the outer edge of the crossflow impeller 4 closer to the wall surface of the plating tank 1 than the crossflow impeller 4.
  • the plating solution circulating from the anode 3 side in the plating tank 1 is accelerated by the crossflow impeller 4 and a liquid flow in the direction of the arrow is generated.
  • the flow rate of the plating solution can be made uniform above and below the surface to be plated by the cross flow impeller 4.
  • FIG. 3 shows a different embodiment of the plating apparatus according to the present invention.
  • a space is provided between the anode 3 and the wall surface of the plating tank 1 to form a flow path for the plating solution.
  • the circulation of the plating solution in the plating tank 1 becomes smoother, which is preferable.
  • FIG. 4 shows a different embodiment of the plating apparatus according to the present invention.
  • a plurality of rectifying plates 7 are provided vertically with a gap between the substrate holder 2 and the anode 3.
  • the rectifying plate 7 is installed over the entire width of the substrate holder 2 so as to be parallel to the substrate holder 2 from the front end of the baffle plate 5.
  • Such a rectifying plate 7 is preferable because the liquid flow near the surface to be plated of the substrate W becomes more uniform.
  • the cross flow impeller 4 is provided at one location on the upstream side of the plating solution flow as viewed from the substrate, but may be further provided at two locations on the downstream side of the plating solution flow. good.
  • it is provided only on the left side of the substrate holder 2 and the anode 3, but it may also be provided on the right side of the substrate holder 2 and the anode 3 so as to be symmetrical to this.
  • baffle plates 5 and 6 are also added on the downstream side so as to be symmetric with respect to the downstream side, and the rotation direction of the downstream cross-flow impeller 4 is the same as that on the upstream side, so that the plating solution flows with respect to the substrate. Since the flow is made upstream and downstream, the clockwise circulation in the plating tank 1 can be more effectively promoted.

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Abstract

　めっき槽外に循環ポンプを設けることなく、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、基板全域にわたってめっき膜厚が均一にすること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、該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、基板からみてめっき液流の川上側に回転自在に垂設されたクロスフロー羽根車と、該クロスフロー羽根車の駆動手段とを備えためっき装置。

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処理を行うが、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を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、めっき槽の底から液面まで流速を同一とすることができ、基板全域にわたってめっき膜厚を均一にすること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、該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、基板からみてめっき液流の川上側に回転自在に垂設されたクロスフロー羽根車と、該クロスフロー羽根車の駆動手段とを備えためっき装置である。
　本発明にかかるめっき装置は、めっき槽内に垂設されたクロスフロー羽根車によりめっき液を循環させるため、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、基板全域にわたってめっき膜厚を均一にすることができる。
　また、本発明にかかるめっき装置はめっき槽外に循環ポンプを設ける必要がないため、設置スペースもコンパクトにすることができる。
本発明に係るめっき装置の概略平面図 （ａ）本発明に係るめっき装置のクロスフロー羽根車の正面図、（ｂ）本発明に係るめっき装置のクロスフロー羽根車の断面図 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平面図
　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、基板からみてめっき液流の川上側に回転自在に垂設されたクロスフロー羽根車４と、クロスフロー羽根車４の駆動手段（図示せず）と、クロスフロー羽根車４の近傍に設けられた邪魔板５、６からなる。以下、各部材について説明する。
　図２（ａ）は、本発明のめっき装置のクロスフロー羽根車４の正面図である。図に示すように、本実施態様のクロスフロー羽根車４は、上下の円板状の支持部４２の間に、回転軸部分を空けて放射状に複数枚の羽根部４１が垂設している。そして、上部の支持部４２からは軸部４３が垂立し、かかる軸部４３を回転軸として羽根部４１が回転自在に設けられている。さたに、かかる軸部４３の上部には、クロスフロー羽根車４の回転駆動手段であるモーターが連設されている。なお、本実施態様では、図２（ｂ）に示すように羽根部４１は断面矩形状に形成されているが、形状はこれに限らず、例えば、図１に示すように、羽根部４１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がより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。なお、羽根部４１の枚数に関しては特に制限はない。また、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。
　図１に示すように、めっき槽１内においてクロスフロー羽根車４の前後方向の位置関係は、基板Ｗとアノード３の間であって、その回転軸が基板ホルダ２寄りに位置するよう配置されており、横方向の位置関係は、基板Ｗからみてめっき液流の川上側であって、基板ホルダ２の端部よりも外側にクロスフロー羽根車４の回転軸が位置するように配置されている。
　クロスフロー羽根車４の両側には、クロスフロー羽根車４を間に挟んでめっき液の流路を形成する一組の邪魔板５、６が垂設している。具体的には、邪魔板５は、アノード３側から基板Ｗ側へ延伸する平面部と、かかる平面部分の先端から基板Ｗ方向へと湾曲する曲面部を有している。そして、邪魔板６は、クロスフロー羽根車４よりもめっき槽１の壁面寄りに、クロスフロー羽根車４の外縁に沿うように湾曲して垂設している。これらの邪魔板５、６により、めっき槽１内のアノード３側から回流するめっき液が、クロスフロー羽根車４によって加速され、矢印方向の液流が発生する。このように、図１のめっき装置では、クロスフロー羽根車４によってめっき液の流速を被めっき面の上下において均一にすることができる。
　図３は、本発明に係るめっき装置で異なる実施態様のものである。図に示すように、本実施態様では、アノード３とめっき槽１の壁面との間に空間を設け、めっき液の流路を形成している。これにより、矢印に示すように、めっき槽１内におけるめっき液の回流がよりスムーズになるため、好ましい。
　図４は、本発明に係るめっき装置で異なる実施態様のものである。図に示すように、本実施態様では、基板ホルダ２とアノード３との間に間隔を空けて複数の整流板７が垂設されている。かかる整流板７は、邪魔板５の先端から基板ホルダ２に並行するように、ほぼ基板ホルダ２の幅いっぱいに設置されている。かかる整流板７により、基板Ｗの被めっき面付近の液流がより均一となるため、好ましい。
　なお、以上の各実施態様では、いずれもクロスフロー羽根車４は基板からみてめっき液流の川上側に一箇所設けられているが、さらにめっき液流の川下側に追加して二箇所としても良い。例えば、上記各実施態様では、基板ホルダ２およびアノード３の左側にのみ設けられているが、これとは左右対称になるよう、基板ホルダ２およびアノード３の右側にも設けても良い。この場合、やはり左右対称となるよう川下側にも邪魔板５、６を追加し、川下側のクロスフロー羽根車４の回転方向を川上側と同一とすることで、基板に対してめっき液流の川上と川下で流れを作るため、めっき槽１内の時計回りの回流をより効果的に促進することができる。
　　　１　…　…　めっき槽
　　　２　…　…　基板ホルダ
　　　３　…　…　アノード
　　　４　…　…　クロスフロー羽根車
　　　５　…　…　邪魔板
　　　６　…　…　邪魔板
　　　７　…　…　整流板
　　４１　…　…　羽根部　
　　４２　…　…　支持部
　　４３　…　…　軸部　　
　　
　

Claims (6)

  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、該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、基板からみてめっき液流の川上側に回転自在に垂設されたクロスフロー羽根車と、該クロスフロー羽根車の駆動手段とを備えためっき装置。
  2. 　前記クロスフロー羽根車を間に挟んでめっき液の流路を形成する一組の邪魔板を備えたとことを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
  3. 　前記クロスフロー羽根車の羽根部が、羽根車の回転進行方向に凹面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のめっき装置。
  4. 　前記アノードと前記めっき槽の壁面との間に空間を設けることにより、めっき液の流路を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のめっき装置。
  5. 　前記基板ホルダと前記アノードとの間に、間隔を空けて複数の整流板が垂設されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のめっき装置。
  6. 　基板からみてめっき液流の川下側にさらにクロスフロー羽根車を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のめっき装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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