JP2000239898A - めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理槽間の移送は被めっき基板単独とするこ
とで処理槽からの液の持ち出し量を軽減すると共に、被
めっき基板の口径が大きくともめっき液等の液深さによ
って該被めっき基板に形成されている微細な溝や穴への
液の浸透に影響されることなく、全ての微細な溝や穴に
均等にめっき液等の液が浸透できるめっき装置を提供す
ること。 【解決手段】 被めっき基板をめっき槽内のめっき液中
に垂直状態に浸漬し配置し、めっきを行うめっき装置に
おいて、被めっき基板４０の反めっき面側面がめっき液
に接触しないように保持する基板装着治具３０と、基板
装着治具３０を上下動する上下動機構を具備し、めっき
を行う際、めっき槽１０の上方の所定の位置で基板装着
治具３０に被めっき基板４０を装着し、上下動機構によ
り被めっき基板４０を基板装着治具３０ごとめっき槽１
０内のめっき液中に浸漬し、めっきが終了した際、基板
装着治具３０をめっき槽１０上方の所定の位置まで上昇
させ、該位置で被めっき基板４０を基板装着治具３０か
ら取り出すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等の被
めっき基板に銅めっき等の金属めっきで電解めっき又は
無電解めっきを施すめっき装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウエハ等の表面に配線用の
微細な溝や穴等が形成された基板の該溝や穴等を埋める
のに、銅めっき等の金属めっき装置を用い、金属めっき
で該溝や穴を埋める手法が採用されている。 従来、こ
の種のめっき装置に被めっき基板を垂直状態でめっき液
中に浸漬してめっきを行うめっき装置があり、品質の良
いめっきが行われる等の良い結果がでている。このめっ
き装置では、図１に示すような基板装着治具１００を用
い該基板装着治具に１枚ずつ被めっき基板１０１を装着
し、図２に示すように、ロードステージ１２０から搬送
ロボット（図示せず）で、めっき装置１２１の各処理槽
１２１ａ〜ｄ間を被めっき基板１０１を基板装着治具１
００ごと移送し、各処理槽１２１ａ〜ｄの液に浸漬して
めっき処理を行い、処理の終了したものをアンロードス
テージ１２２に載置する。

【０００３】なお、図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ被め
っき基板を装着する基板装着治具の外観図及び断面図で
ある。図１において、１０２は第１保持部材であり、該
第１保持部材１０２には蝶番１０３で第２保持部材１０
４が開閉自在に取り付けられている。第２保持部材１０
４には被めっき基板１０１のめっき面がめっき液に接液
するように穴１０４ａが設けられている。また、第２保
持部材１０４の穴１０４ａの第１保持部材１０２に対向
する面の縁部にはシール部材１０５が取り付けられてお
り、第１保持部材１０２の所定の位置に被めっき基板１
０１を載せ、第２保持部材１０４を閉じることにより、
被めっき基板１０１はそのめっき面が穴１０４ａの内に
露出して第１保持部材１０２と第２保持部材１０４の間
に挟持される。この状態で被めっき基板１０１を基板装
着治具１００ごと液中に浸漬すると、被めっき基板１０
１のめっき面は、接液するが、裏面は接液しないように
なっている。

【０００４】しかしながら、被めっき基板１０１を基板
装着治具１００ごと処理槽間を移動させる方法は、各処
理槽からの液の持ち出し量が多く、装置内汚染の原因と
なる。また、半導体ウエハ等の被めっき基板１０１のサ
イズが大口径化することで、被めっき基板１０１の上部
と下部で液面からのヘッド差が被めっき基板面に形成さ
れた微細な溝や穴への液入れ（液浸透）性に影響を与
え、品質の良いめっきを行う支障となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、上記従来の被めっき基板を垂直状
態でめっき液中に浸漬してめっきを行うめっき装置の利
点を生かしつつ、基板装着治具ごと被めっき基板を処理
槽間を移送せず、処理槽間の移送は被めっき基板単独と
することで処理槽からの液の持ち出し量を軽減すると共
に、被めっき基板の口径が大きくともめっき液等の液深
さによって該被めっき基板に形成されている微細な溝や
穴への液の浸透に影響されることなく、全ての微細な溝
や穴に均等にめっき液等の液が浸透できるめっき装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、被めっき基板をめっき槽内の
めっき液中に垂直状態に浸漬し配置し、めっきを行うめ
っき装置において、被めっき基板をその反めっき面及び
側面がめっき液に接触しないように保持する基板装着治
具と、該基板装着治具をめっき槽内に出し入れする上下
動機構を具備し、めっきを行う際、前記めっき槽の上方
の所定の位置で該基板装着治具に被めっき基板を装着
し、該上下動機構により該被めっき基板を該基板装着治
具ごと該めっき槽内のめっき液中に浸漬し、めっきが終
了した際、該基板装着治具を該めっき槽上方の所定の位
置まで上昇させ、該位置で被めっき基板を基板装着治具
から取り出すように構成したことを特徴とする。

【０００７】上記のようにめっきを行う際、めっき槽の
上方の所定の位置で該基板装着治具に被めっき基板を装
着し、該上下動機構により該被めっき基板を該基板装着
治具ごと該めっき槽内のめっき液中に浸漬し、めっきが
終了した際、該被めっき基板を装着した基板装着治具を
該めっき槽上方の所定の位置まで上昇させ、該位置で被
めっき基板を基板装着治具から取り出すので、被めっき
基板の基板装着治具への装着取り出しを、めっき槽の上
方で行うから、これらに付着し、落下するめっき液はめ
っき槽に戻り、めっき液の持ち出し量を大幅に軽減でき
る。

【０００８】請求項２に記載の発明は請求項１に記載の
めっき装置において、めっき液中に浸漬した被めっき基
板を装着した基板装着治具をめっき槽側壁の外側から磁
気継ぎ手を介して回転させる回転機構を具備することを
特徴とする。

【０００９】上記のように被めっき基板を装着した基板
装着治具をめっき槽側壁の外側から磁気継ぎ手を介して
回転させるので、回転軸がめっき槽側壁を貫通すること
なく、めっき液の液漏れの心配がなく、液漏れを防ぐた
めのシール機構等の接触部がないから、パーティクルの
発生もなくなる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のめっき装置において、めっきは電解めっき又は
無電解めっきであることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１又は２
又は３に記載のめっき装置において、めっきが電解めっ
きの場合、めっき電源の供給をめっき槽側壁の外側から
非接触で基板装着治具に導く電源供給手段を具備するこ
とを特徴とする。

【００１２】上記のようにめっき電源をめっき槽側壁の
外側から非接触で回転する基板装着治具に導くので、給
電のためにブラシ等の接触部が必要ないから、これによ
るパーティクルの発生がない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図３は本発明に係るめっき装置
の構成例を示す図である。図示するように、本めっき装
置はめっき槽１０と、被めっき基板を装着する基板装着
治具３０を具備し、該基板装着治具３０は、上下動機構
（図示せず）により、めっき槽１０の上方所定の位置
（図３のＡの位置）からめっき槽１０内の所定位置（図
３のＢの位置）まで上下動できるようになっている。半
導体ウエハ等の被めっき基板４０は上記めっき槽１０の
上方所定の位置で基板装着治具３０に装着し、上下動機
構で基板装着治具３０ごとめっき槽１０内の所定の位置
まで下降させ、めっき液Ｑ中に浸漬させてめっきを行
う。

【００１４】めっき終了後は上記上下動機構により、基
板装着治具３０を上記めっき槽１０の上方所定位置まで
上昇させ、後に詳述する治具開閉用のシリンダー３１を
作動させ、第１装着部材３２から第２装着部材３３を開
き、第１装着部材３２に載置された被めっき基板４０を
ロボットハンド等で取り出す。このめっき終了後にめっ
き液Ｑ中から基板装着治具３０を上昇させると被めっき
基板４０や基板装着治具３０に付着しためっき液Ｑは落
下するが、めっき槽１０の槽本体１１の上部には液捕集
板１２が設けられており、落下しためっき液Ｑは槽本体
１１内に戻るようになっている。

【００１５】めっき槽１０の槽本体１１内にはウエハ表
面のめっき液の濃度分布と電流分布を均一にするためス
キージ１３、遮蔽板１４を具備し、陽極電極１５がウエ
ハと平行に配置され、電解めっきが出来るようになって
いる。また、後に詳述するように、めっき液Ｑ中に被め
っき基板４０を装着した基板装着治具３０は垂直状態に
支持された状態で磁気継ぎ手３４を介して槽本体１１の
側壁外側から被接触で回転できるようになっている。ま
た、電解めっきに必要なめっき電源は、非接触給電装置
３５の受電部３５−１を介して非接触で槽本体１１の外
側から供給されるようになっている。以下、本めっき装
置の各部を詳細に説明する。

【００１６】図４は基板装着治具の構造を示す図であ
る。図示するように基板装着治具３０は第１装着部材３
２と第２装着部材３３を具備し、該第１装着部材３２と
第２装着部材３３の間に半導体ウエハ等の被めっき基板
４０を挟持するようになっている。第１装着部材３２は
表面に被めっき基板４０を載置する環状の基板載置面３
２ａを有し、その周囲には被めっき基板４０の外周部が
係合する係止ピン３２ｂ（図３参照）が配置されてい
る。また、第１装着部材３２の裏面には上記非接触給電
装置３５の受電部３５−１及び磁気継ぎ手３４の従動側
の磁石３４−１が取り付けられている。また、第２装着
部材３３には被めっき基板４０に対向する位置には穴３
３ａが形成されており、該穴３３ａの内周縁部で第１装
着部材３２との対向面には環状のシール部材（パッキ
ン）４１が設けられている。

【００１７】上記シール部材４１は、被めっき基板４０
の裏面（反めっき側面）がめっき液に触れないようにす
るためのものである。図５はこのシール部材４１の構成
を示す図（図４のＣ部分の拡大図）である。図示するよ
うにシール部材４１は第２装着部材３３の穴３３ａの内
周縁部に２重に設けられ、内周側のシール部材４１−１
はその先端が被めっき基板４０に当接し、外周側のシー
ル部材４１−２は第１装着部材３２の表面に当接するよ
うになっている。

【００１８】また、シール部材４１−１と４１−２の間
には上記非接触給電装置３５の受電部３５−１と電気的
に接続された導体４２−１及び電気接点４２−２が設け
られており、該電気接点４２−２は導体４２−１と被め
っき基板４０の導電部に当接することにより両者を導通
させる。即ち、受電部３５−１で受電された電気は被め
っき基板４０の導電部に供給されるようになる。この導
体４２−１及び電気接点４２−２は図示は省略するが、
被めっき基板４０の周囲に等間隔で位置するように配置
されている。

【００１９】第２装着部材３３の外周近傍の第１装着部
材３２と対向する面には、環状の凹部３３ｂが形成され
ている。第１装着部材３２の基板載置面３２ａに被めっ
き基板４０を載置し、第１装着部材３２と第２装着部材
３３を対向当接させて凹部３３ｂを真空排気すると該第
１装着部材３２と第２装着部材３３が一体的に合体さ
れ、被めっき基板４０は基板装着治具３０に装着され
る。この真空排気は、シリンダー４３を作動させ真空排
気機構４４の真空排気管４４−１の先端を第１装着部材
３２の吸込口に挿入し、該真空排気管４４−１を通して
凹部３３ｂ内の空気を排気することにより行うことがで
きる。

【００２０】図６は上記真空排気機構４４の構成を示す
図（図４のＤ部分拡大図）である。支持管４４−２の先
端部に真空排気管４４−１が固定されており、該支持管
４４−２は装置枠体４５に固定されたガイド筒４４−３
内を上記シリンダー４３の作動により往復動するように
なっている。第１装着部材３２の吸込口に弁座４４−４
にボール４４−５がバネ４４−６で押圧されており、真
空排気管４４−１の先端を弁座４４−４の中央穴に挿入
することにより、ボール４４−５は後退し、弁座４４−
４の中央穴は第２装着部材３３の上記凹部３３ｂに連通
するから、真空排気管４４−１で該凹部３３ｂ内の空気
を真空排気できる。

【００２１】また、真空排気後、真空排気管４４−１を
抜くとボール４４−５は弁座４４−４の中央穴を塞ぐか
ら、外部の空気が凹部３３ｂ内に入り込むことはない。
なお、４４−７はガイド筒４４−３の内周と支持管４４
−２の外周に介在するＯリング等のシール部材である。

【００２２】図７は非接触給電装置３５及び磁気継ぎ手
３４の詳細を示す図である。図示するように、第１装着
部材３２の裏面には非接触給電装置３５の受電部３５−
１が取り付けられ、めっき槽１０の槽本体１１の側壁外
側には該受電部３５−１に対向して送電部３５−２が配
置されている。この非接触給電装置３５には例えば日本
バーブル製のハイパワーリモートセンサシステムを用い
る。また、第１装着部材３２の裏面に磁気継ぎ手３４の
従動側の磁石３４−１が取り付けられている。また、磁
石３４−１に対応して駆動側の磁石３４−２が槽本体１
１の側壁外側に配置されたシャフト３９の端部に設けら
れている。

【００２３】また、シャフト３９は槽本体１１の側壁外
側に固定されたブラケット４９に軸受４６で回転自在に
支持され、図３に示すモータ３７によりベルト３８を介
して回転するようになっている。シャフト３９の回転に
より駆動側の磁石３４−２が回転すると、従動側の磁石
３４−１は磁気力により非接触で回転する。また、同時
に、送電部３５−２から受電部３５−１にめっき用の電
源が非接触で供給される。

【００２４】基板装着治具３０の第１装着部材３２と第
２装着部材３３は上記のように真空排気され互いに一体
的に合体された状態で、図８に示すように周縁部に配置
された複数個（図８では３個）のガイドローラー４７に
支持され回転するようになっている。該ガイドローラー
４７は基板装着治具３０を支持する支持板４８に取り付
けられ基板装着治具３０の外周縁部に図９に示すように
回転自在に取り付け配置されている。なお、図９は図８
のＡ−Ａ断面を示す図である。

【００２５】基板装着治具３０に被めっき基板４０を装
着するには、支持板４８に取り付けられた、基板装着治
具３０を図３のＡ位置、即ちめっき槽１０の上部まで上
昇させ、基板装着治具３０を垂直状態に対して所定の角
度（例えば３０°）傾斜させる。続いて、シリンダー３
１を作動させ、第２装着部材３３を第１装着部材３２か
ら開放する。この状態で、図示しないロボットハンド等
により、被めっき基板４０を第１装着部材３２の基板載
置面３２ａに載置する。このとき被めっき基板４０は係
止ピン３２ｂに係合し滑り落ちることはない。

【００２６】この状態で第２装着部材３３を第１装着部
材３２に重ね、シリンダー４３を作動させ真空排気機構
４４の真空排気管４４−１の先端を第１装着部材３２に
設けた弁座４４−４の中央穴に挿入して（図６参照）、
第２装着部材３３の凹部３３ｂを真空排気することによ
り、第１装着部材３２と第２装着部材３３は合体する。
これにより、内周側シール部材４１−１の先端は被めっ
き基板４０の表面に密接すると共に、外周側のシール部
材４１−２の先端は第１装着部材３２の表面に密接す
る。この状態で基板装着治具３０をめっき液中に浸漬し
た場合、被めっき基板４０の第２装着部材３３の穴３２
ａに露出した面はめっき液に接触するが、裏面及びその
他の面は接液しない。勿論、導体４２−１や電気接点４
２−２もめっき液に接液しない。

【００２７】上記のようにして、被めっき基板４０を装
着した基板装着治具３０を図３のＢ位置に示すように、
めっき槽１０のめっき液Ｑの中に浸漬させた状態で、上
記のように磁気継ぎ手３４を介して、基板装着治具３０
に回転力を与えると、該基板装着治具３０はその周縁部
をガイドローラー４７に支持されながら、垂直状態を維
持したまま回転する。これにより、被めっき基板４０の
径が大きく、めっき液面からのヘッド差があっても被め
っき基板４０のめっき面に形成された微細な穴や溝にめ
っき液Ｑが均等に浸透する。また、基板装着治具３０の
回転力は磁気継ぎ手３４を介してめっき槽１０の槽本体
１１の側壁外側から非接触により与えるので、接触によ
るパーティクルの発生する恐れが全くなくなる。

【００２８】また、めっきに際して、回転する基板装着
治具３０に装着された陰極となる被めっき基板４０にめ
っき電源を供給するのに、非接触給電装置３５を介し
て、非接触で給電するから、ブラシ等の接触型の給電装
置を用いて給電する場合のようにパーティクルの発生す
る心配が全くない。また、めっきに際して発生する気泡
等はスキージ１３を往復動させることにより、除去する
ことができる。

【００２９】めっきが終了したら、図示しない上下動機
構により基板装着治具３０を図３のＡ位置、即ちめっき
槽１０の上方所定の位置まで上昇させ、ここで基板装着
治具３０を垂直状態から所定の角度（例えば３０°）傾
ける。この状態でシリンダー４３を作動し、真空排気機
構４４の真空排気管４４−１の先端を第１装着部材３２
に設けた弁座４４−４の中央穴に挿入して（図６参
照）、第２装着部材３３の凹部３３ｂを大気圧とする。
この状態でシリンダー３１を作動させ、第２装着部材３
３を開く。このとき、上記のように基板装着治具３０を
垂直状態から所定の角度傾けているので、被めっき基板
４０は第１装着部材３２の係止ピン３２ｂに係止され、
滑り落ちることはない。

【００３０】上記のように基板装着治具３０をめっき液
Ｑ中から上昇させると付着しためっき液は落下するが、
この落下しためっき液Ｑはめっき槽１０の槽本体１１の
上部に設けた液捕集板１２で槽本体１１の中に導かれ
る。従って、めっき槽１０から持ち出されるめっき液Ｑ
の量は被めっき基板４０のめっき面に付着したもののみ
となり、大幅に軽減される。

【００３１】なお、上記めっき装置は、本発明に係るめ
っき装置の一例であり、具体的構成は上記構成例に限定
されるものではなく、要は基板装着治具をめっきを行う
際、めっき槽の上方の所定の位置で基板装着治具に被め
っき基板を装着し、被めっき基板を基板装着治具ごと該
めっき槽内のめっき液中に浸漬し、めっきが終了した
際、基板装着治具を該めっき槽上方の所定の位置まで上
昇させ、該位置で被めっき基板を基板装着治具から取り
出すように構成したものであれば、その具体的構成はど
のようなものであっても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。

【００３３】請求項１に記載の発明によれば、めっきを
行う際、めっき槽の上方の所定の位置で該基板装着治具
に被めっき基板を装着し、被めっき基板を基板装着治具
ごとめっき槽内のめっき液中に浸漬し、めっきが終了し
た際、被めっき基板を装着した基板装着治具をめっき槽
上方の所定の位置まで上昇させ、該位置で被めっき基板
を基板装着治具から取り出すので、被めっき基板の基板
装着治具への装着取り出しを、めっき槽の上方で行うか
ら、これらに付着し、落下するめっき液はめっき槽に戻
り、めっき液の持ち出しは被めっき基板に付着しためっ
き液のみとなり、めっき液の持ち出し量を大幅に軽減で
きる。

【００３４】請求項２に記載の発明によれば、被めっき
基板を装着した基板装着治具をめっき槽側壁の外側から
磁気継ぎ手を介して回転させるので、回転軸がめっき槽
側壁を貫通することなく、めっき液の液漏れの心配がな
く、液漏れを防ぐためのシール機構等の接触部がないか
ら、パーティクルの発生もなくなる。

【００３５】請求項４に記載の発明によれば、めっき電
源をめっき槽側壁の外側から非接触で回転する基板装着
治具に導くので、給電のためにブラシ等の接触部が必要
ないから、これによるパーティクルの発生がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の基板装着治具の構成例を示す図で、図１
（ａ）は外観図、図１（ｂ）は断面図である。

【図２】従来のめっき装置における被めっき基板を装着
しためっき装着治具の移動工程を示す図である。

【図３】本発明に係るめっき装置の全体の構成例を示す
図である。

【図４】本発明のめっき装置に用いる基板装着治具の構
造を示す図である。

【図５】本発明のめっき装置に用いる基板装着治具のシ
ール部材の構成を示す図（図４のＣ部分の拡大図）であ
る。

【図６】本発明のめっき装置に用いる基板装着治具の真
空排気機構の構成を示す図（図４のＤ部分の拡大図）で
ある。

【図７】本発明のめっき装置の非接触給電装置及び磁気
継ぎ手の構成を示す図である。

【図８】本発明のめっき装置の基板装着治具を支持する
支持板の外観を示す図である。

【図９】図８のＡ−Ａ断面を示す図である。

【符号の説明】

１０ めっき槽 １１ 槽本体 １２ 液捕集板 １３ スキージ １４ 遮蔽板 １５ 陽極電極 ３０ 基板装着治具 ３１ シリンダー ３２ 第１装着部材 ３３ 第２装着部材 ３４ 磁気継ぎ手 ３５ 非接触給電装置 ３７ モータ ３８ ベルト ３９ シャフト ４０ 被めっき基板 ４１ シール部材 ４２−１ 導体 ４２−２ 電気接点 ４３ シリンダー ４４ 真空排気機構 ４５ 装置枠体 ４６ 軸受 ４７ ガイドローラー ４８ 支持板 ４９ ブラケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｎ (72)発明者 鈴木 憲一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 田村 嘉明 神奈川県藤沢市湘南台４−２−６ ハイデ ンス湘南101 Ｆターム(参考） 4K022 AA05 AA41 BA08 DA01 DB12 DB15 4M104 DD52 DD53 5F031 CA02 HA24 HA28 HA29 MA25

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被めっき基板をめっき槽内のめっき液中
   に垂直状態に浸漬し配置し、めっきを行うめっき装置に
   おいて、 前記被めっき基板をその反めっき面及び側面がめっき液
   に接触しないように保持する基板装着治具と、該基板装
   着治具をめっき槽内に出し入れする上下動機構を具備
   し、めっきを行う際、前記めっき槽の上方の所定の位置
   で該基板装着治具に被めっき基板を装着し、該上下動機
   構により該被めっき基板を該基板装着治具ごと該めっき
   槽内のめっき液中に浸漬し、めっきが終了した際、該基
   板装着治具を該めっき槽上方の所定の位置まで上昇さ
   せ、該位置で被めっき基板を基板装着治具から取り出す
   ように構成したことを特徴とするめっき装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のめっき装置において、 前記めっき液中に浸漬した被めっき基板を装着した基板
   装着治具を前記めっき槽側壁の外側から磁気継ぎ手を介
   して非接触で回転させる回転機構を具備することを特徴
   とするめっき装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のめっき装置にお
   いて、 前記めっきは電解めっき又は無電解めっきであることを
   特徴とするめっき装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２又は３に記載のめっき装
   置において、 前記めっきが電解めっきの場合、めっき電源の供給を前
   記めっき槽側壁の外側から非接触で前記基板装着治具に
   導く電源供給手段を具備することを特徴とするめっき装
   置。