(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽側壁に着脱可能に掛着された支持部と、該支持部に垂直回転自在に保持された基板ホルダからなり、めっき液流を利用する前記基板ホルダの回転手段、又は、駆動部により回転させる前記基板ホルダの回転手段、もしくはそれらの回転手段を組み合わせたことによる前記基板ホルダの回転手段を備えたことを特徴とするめっき治具。
【請求項２】
前記基板ホルダは、基板搭載面を備えた保持部材と、該保持部材とともに基板を挟持する環状のシール部材と、該保持部材およびシール部材の周縁に嵌装される外枠部材と、前記保持部材の中央に設けられた孔部に挿設される軸部とからなることを特徴とする請求項１に記載のめっき治具。
【請求項３】
めっき液流を利用する前記基板ホルダの回転手段が、前記基板ホルダの外枠部材の外周面に突設された羽部であ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。
【請求項４】
めっき液流を利用する前記基板ホルダの回転手段が、前記基板ホルダの外枠部材の外周面に凹設された凹部であ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。
【請求項５】
駆動部により回転させる前記基板ホルダの回転手段が、前記支持部に取り付けられた駆動部の回転軸を介して前記基板ホルダの軸部に回転力を伝達することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のめっき治具。
【請求項６】
駆動部により回転させる前記基板ホルダの回転手段が、前記支持部に取り付けられた駆動部から歯車部材を介して前記基板ホルダの軸部もしくは外枠部材に回転力を伝達することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のめっき治具。
【請求項７】
めっき液流を利用する前記基板ホルダの回転手段と駆動部により回転させる前記基板ホルダの回転手段を組み合わせたことによる前記基板ホルダの回転手段が、請求項３ないし請求項６に記載のいずれかの回転手段を複数組み合わせたものであ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。
【請求項８】
めっき槽の側壁に請求項１ないし７に記載のめっき治具を掛着し、前記基板ホルダと該基板ホルダと対向して設けられた陽極板との間には、基板の被めっき処理面に対して平行に往復移動するパドルを設けたことを特徴とするめっき装置。
【請求項９】
めっき槽の側壁には請求項３または４に記載のめっき治具を掛着し、前記基板ホルダの下方のめっき槽の底部にはめっき液噴出口を設けることを特徴とするめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板のめっき処理に使用されるめっき治具及びめっき装置、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及びそれを利用するめっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電解めっき法は、半導体ウェーハ等の基板の被めっき処理面を下向き（フェースダウン）にして水平に置き、めっき液を下から噴き上げてめっきを施す噴流式又はカップ式と、めっき槽の中に基板を垂直に立て、めっき液をめっき槽の下から注入しオーバーフローさせつつ基板をめっき液中に浸漬させてめっきを施すディップ式とに大別される。このうち、ディップ方式の電解めっき法において基板を垂直に立ててめっきを行うのは、基板の被めっき処理面上に生じる気泡の除去が容易に行えるようにすることと、基板の被めっき処理面上にパーティクル等が付着しにくくするためである。このように、基板を垂直に立ててめっきを行う電解めっき法によれば、高速めっきを行うときの激しい還元反応による気泡を容易に脱泡できるので、高速めっきに好適である。【０００３】
ところで、上記従来のディップ方式を採用した電解めっき装置にあっては、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）を露出させて着脱自在に保持する基板ホルダを備え、この基板ホルダ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。【０００４】
しかしながらこのような従来のディップ方式を採用した電解めっき法にあっては、基板をめっき槽のめっき液中に垂直に立てた状態のまま浸漬して、めっき液をめっき槽の下部から上方向に向けて流すので、注入しためっき液は常に基板の被めっき処理面の下部から上部に向けて供給されることとなり、基板の被めっき処理面の上部と下部とでめっき液の流速ムラが生じ、基板の被めっき処理面の場所に応じてめっきの膜厚に微妙な違いが生じてしまうという問題点があった。また電流密度のムラもめっきの不均一性の原因となっていた。【０００５】
そこで、かかる問題を解決すべく、半導体ウェーハ等の基板ホルダを駆動手段によりめっき槽内で回転させて、めっき液の流速ムラや電流密度のムラを解消してめっき膜厚の均一性を高めることが可能なめっき方法およびめっき装置が特許文献１、２に開示されている。【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにめっき槽の外部に設けた駆動手段からめっき槽側壁を貫通する形でシャフトが基板ホルダに連接されるものは、貫通部のシール処理が問題となる。そこで、特許文献１に開示された方法は、あえて貫通部にシール処理を施さず、シャフトとめっき槽側壁とを非接触とし、その間からめっき液が流出するように構成するが、かかる構成によるとめっき槽の改良が必要であった。また、特許文献２のものは、駆動シャフトが所定の角度で設けられているため、めっき槽の側壁を貫通することはないが、陽極板を被めっき物と対向させるために所定の角度に設けたり、めっき槽の底部をシャフトの角度に沿って形成するなど、やはり、めっき槽そのものの改良が必要とされるものであった。【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３００４６２
【特許文献２】特開２００２−３２７２９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、基板ホルダの回転駆動手段を有し、めっき槽への改良を加えることなく簡易にめっき槽に着脱可能なめっき治具と、それを利用するめっき装置の提供をその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであり、めっき槽側壁に掛着可能に形成された支持部と、該支持部に垂直回転自在に設けられた基板ホルダとを有し、前記基板ホルダの回転手段を備えたことを特徴とするめっき治具である。【００１０】
また本発明は、めっき槽の側壁に前記めっき治具を掛着し、前記基板ホルダと該基板ホルダと対向して設けられた陽極板との間には、横方向に往復移動するパドルを設けたことを特徴とするめっき装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のめっき治具によれば、めっき槽の側壁に掛着するだけで容易にめっき装置に取り付け可能であり、基板ホルダの回転駆動手段としてめっき液流を利用し、あるいは、駆動部の動力を回転軸あるいは歯車部材を介して基板ホルダに伝達するものであり、いずれもめっき槽の改良は必要としないものである。【００１２】
また、本発明のめっき治具を取り付けためっき装置で、基板ホルダと陽極板との間に攪拌用のパドルを設けたものは、治具の回転に加えてかかるパドルの攪拌により、基板の被めっき処理面に沿っためっき液流を均等にすることができるため、より均一な膜厚のめっき膜を形成することができる。【００１３】
さらに、本発明のめっき治具を取り付けためっき装置で、基板ホルダの下方のめっき槽の底部にめっき液噴出口を設けたものは、基板ホルダの左右でめっき液流の強さに差を設けることで、より効率的に回転力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のめっき治具の分解斜視図。
【図２】本発明のめっき治具を取り付けためっき装置の概略構成図。
【図３】（ａ）本発明のめっき治具の外枠部材の側面図。                        （ｂ）本発明のめっき治具の外枠部材の正面図。
【図４】（ａ）本発明のめっき治具の外枠部材の側面図。                        （ｂ）本発明のめっき治具の外枠部材の正面図。
【図５】（ａ）本発明のめっき治具の外枠部材の側面図。                        （ｂ）本発明のめっき治具の外枠部材の正面図。
【図６】（ａ）本発明のめっき治具の外枠部材の羽部の異なる態様を示す図。      （ｂ）本発明のめっき治具の外枠部材の羽部の異なる態様を示す図。
【図７】本発明のめっき治具を取り付けためっき装置の概略構成図。
【図８】本発明のめっき治具を取り付けためっき装置の概略構成図。
【図９】本発明のめっき治具を基板ホルダの一部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のめっき治具及びそれを利用する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。
【００１６】
図１は本発明のめっき治具の分解斜視図、図２は本発明のめっき治具を取り付けためっき装置の概略構成図である。図中、１はめっき装置、２はめっき治具、１０はめっき槽、１１は側壁、１２は噴出口、２０は越流槽、３０は基板ホルダ、３１は保持部材、３２はシール部材、３３は外枠部材、３４は軸部、３５は固定ボルト、３６は固定ボルト、３７は固定ボルト、４０は支持部、４１は孔部、５０は陽極板、６０はパドル、７０は電源、７１は通電経路、８０は配管、８１はポンプ、８２はフィルター、３１１は基部、３１２は基板搭載面、３１３は孔部、３１４は第１通電部材、３２１は開口部、３３１は連結部、３３２は羽部、Ｗは基板をそれぞれ示す。
【００１７】
図に示すように、本発明のめっき治具２は、めっき槽の側壁に掛着可能に形成された支持部４０と、支持部４０に回転自在に設けられた基板ホルダ３０からなる。各部の詳細について、図１により説明する。支持部４０は、めっき槽の側壁の上端に掛着することができるように上部が鉤型に形成された柱状の部材であり、その下部には軸部３４を挿入可能な孔部４１が貫穿されている。かかる孔部４１には、軸部３４を介して円板状の基板ホルダ３０が垂直方向に回転可能に保持される。
【００１８】
基板ホルダ３０は、保持部材３１、シール部材３２、外枠部材３３、軸部３４、および固定ボルト３５、３６、３７から構成される。これらのうち、保持部材３１は、円板状に形成された基部３１１の上面に、基部３１１よりも径の小さい基板搭載面３１２が凸設されている。かかる基板搭載面３１２は、めっき処理される基板Ｗとほぼ同一の形状・大きさに形成されている。また、基板搭載面３１２の周囲の基部３１１上には、複数の第１通電部材３１４が凸設されている。さらに、基板搭載面３１２の中央には、軸部３４を挿通可能な孔部３１３が貫穿されている。
【００１９】
シール部材３２は、保持部材３１と略同一の径を有する環状に形成されており、その開口部３２１は基板Ｗの外径よりもやや小さい内径に形成されている。そして、保持部材３１と対向する面には、環状のシールパッキン３２２および第２通電部材３２３が設けられ（図１には図示せず）、基板ホルダ３０の組み立て時には、保持部材３１とともに基板Ｗを挟持し、基部３１１上の第１通電部材３１４をシールするとともに、基板Ｗへと通電を行う。
【００２０】
外枠部材３３は、半環状に形成された左右２つの部材から構成されている。かかる外枠部材３３は断面形状が略コの字状に形成されており、基板ホルダ３０の組み立て時には、保持部材３１とシール部材３２の外周縁に嵌装される。具体的には、保持部材３１とシール部材３２の外周縁に２つの外枠部材３３を左右から取り付け、上下の連結部３３１にてボルト等により結合固定する。なお、図１のものは、外枠部材３３の外周面に複数の羽部３３２が突設されるが、後述するように、他の回転手段を用いるときは、かかる羽部３３２は必須ではない。
【００２１】
基板ホルダ３０の支持部４０への取り付けは、保持部材３１の孔部３１３と支持部４０の孔部４１にネジ部を有する軸部３４を挿通し、固定ボルト３５、３６、３７をそれぞれ軸部３４のネジ部分に螺合し固定する。このとき、めっき液中に露出する固定ボルト３６は固定後にコーティング等を施しシーリングすることが望ましい。また、固定ボルト３７は、同じくめっき液中に露出するが、図１のように支持部４０の裏面に固定ボルト３７を埋設できる深さの凹部を設け、開口部を塩ビ板やテープ等でマスキングすることが望ましい。また、軸部３４で一部めっき液中に露出する部分についてもテフロン（登録商標）やエポキシ系樹脂等によりコーティングを施すことが望ましい。
【００２２】
さらに、基板ホルダ３０の支持部４０への異なる取り付け方法は以下の通りである。まず、支持部４０を正面から左右二つに分割可能に形成し、その内部には軸部３４や固定ボルト３７を埋設可能な凹部を設けておく。そして、あらかじめ固定ボルト３７が取り付けられた軸部３４を、分割した支持部４０の左右いずれかの部材の凹部に配置し、他方の支持部４０の部材を合わせて固定することで、基板ホルダ３０の支持部４０への取り付けが完了する。かかる取り付け方法によれば、軸部３４の全体の長さをより短くすることができるとともに、上述のように、支持部４０の裏側の開口部をシーリングする必要がない。
【００２３】
次に、基板Ｗへの通電の方法について説明する。外部の電源７０より支持部４０に埋設された、あるいは裏面から引き込まれた通電経路７１は、給電ブラシ（図示せず）等を介して軸部３４に通電される。軸部３４は、チタン材、りん青銅材、純銅材等の導電性素材から形成されており、同じく導電性素材で形成された固定ボルト３５へと通電される。そして、保持部材３１を固定する固定ボルト３５、３６から、保持部材３１内に埋設された通電経路（図示せず）を介して、第１通電部材３１４へと通電される。
【００２４】
図９は、基板Ｗを挟持して基板ホルダ３０を組み立てた状態において通電の態様を示す一部拡大図である。図に示すように、シール部材３２の保持部材３１と対向する面には、環状のシールパッキン３２２および第２通電部材３２３が設けられている。シールパッキン３２２は断面形状が上下辺の長さが異なる略コの字状に形成され、第２通電部材３２３は平板な円板状に形成され、その内周縁に、複数の突出接点３２４が突設されている。そして、基板ホルダ３０の組み立て時には、第２通電部材３２３の平板部が基部３１１上の第１通電部材３１４と接するとともに、突出接点３２４が基板Ｗの被めっき面と接する。これにより、第１通電部材３１４から第２通電部材３２３を介して、基板Ｗへと通電を行うことができる。なお、以上の通電方法によれば、シールパッキン３２２により第１通電部材３１４および第２通電部材３２３はめっき液中に露出することなく確実に基板Ｗへ通電が可能であるため好ましいが、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。
【００２５】
次に、基板ホルダ３０の回転手段について説明する。本発明のめっき治具２における基板ホルダ３０の回転手段としては、外枠部材の外周面に羽部もしくは凹部を設けてめっき液流を利用するものと、駆動部により回転させる方法を採用することができる。図３（ａ）、（ｂ）は、外枠部材３３の外周面に羽部３３２を突設したものである。図に示すように、本実施態様のものは、外枠部材３３の外周面に複数の矩形板状に形成された羽部３３２を、等間隔に設けている。この羽部３３２は、外周面から略垂直に立ち上がるように突出されるとともに、羽が側面視で水平になるように設けられている。このように、外枠部材３３に羽部を設けたものは、かかる羽部３３２にめっき液流がぶつかることにより回転力を生み出し、これにより、基板ホルダ３０を回転させることが可能となる。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）は、異なる態様の羽部３３３を示す。図に示すように、羽部３３３は外枠部材３３の外周面に略垂直に立ち上がるように突出されているが、羽が水平ではなく、前方から後方へ下向きに傾斜するよう角度を付けて設けられている。このように羽部３３３に角度を付けることにより、より効果的に前方からのめっき液流を捉えることができる。また、図６（ａ）、（ｂ）のように、羽部を矩形板状ではなく、略コの字状や略Ｖ字状に形成したものは、よりめっき液流を捉えやすくすることができる。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）は、外枠部材３３の外周面に凹部３３４を凹設したものである。図に示すように、本実施態様では、外枠部材３３の外周面に複数の矩形の凹部３３４を等間隔に設けている。このように外周面に凹部３３４を設けることで、凹部が羽部と同様にめっき液流を捉えて回転力を生み出し、これにより、基板ホルダ３０を回転させることが可能となる。
【００２８】
図７は、駆動部により基板ホルダ３０を回転させる第１の態様である。図に示すように、電動モーター等の駆動部９０からシャフト９１を介して、軸部３４に取り付けられたギア９３に回転力が伝達される。ギア３４は、シャフト９１の回転力を軸部３４の回転に変換して伝達する。これにより、基板ホルダ３０を回転させることが可能となる。なお、駆動部９０は支持部４０に直接設けてもよいし、あるいは、取り付け部９２から取り外し可能とし、めっき槽外で別に支持部を設けてもよい。さらに、駆動部９０から軸部３４への回転力の伝達は、本実施態様のようにシャフトとギアの組み合わせのほか、複数の歯車部材の組み合わせや、ベルトによる伝達でもよい。
【００２９】
図８は、駆動部により基板ホルダ３０を回転させる第２の態様である。図に示すように、基板ホルダ３０の上部には歯車部９４が設けられており、基板ホルダ３０の外枠部材には歯車部９４の歯車と同じピッチの歯車９５が設けられている。そして、駆動部９０から回転力が伝達された歯車部９４は、外枠部材の歯車９５に回転力を伝達し、これにより、基板ホルダ３０を回転させることが可能となる。なお、駆動部９０から歯車部９４への回転力の伝達は、第１の態様のように、シャフトとギアの組み合わせでもよいし、または、複数の歯車部材の組み合わせや、ベルトによる伝達でもよい。
【００３０】
なお、基板ホルダ３０の回転手段については、上述の外枠部材３３の外周面に羽部もしくは凹部を設けてめっき液流を利用するものと、駆動部により回転させる方法のいずれかに限定されるものではなく、それらを互いに組み合わせたものでも良い。すなわち、外枠部材３３の外周面に羽部もしくは凹部を設け、さらに、外部の駆動部により回転力を付加させても良い。このように、２種類の異なる回転力により、回転をより安定させ、消費電力を抑制することが可能となる。
【００３１】
次に、本発明のめっき治具２を利用するめっき装置について説明する。図２は、本発明のめっき治具２を取り付けためっき装置１の概略構成図である。図に示すように、本発明のめっき装置１は、めっき槽１０と、めっき槽１０の外周に設けられた越流槽２０を備え、めっき槽１０の側壁１１にはめっき治具２が取り付けられ、めっき槽１０内には基板ホルダ３０に保持された基板Ｗの被めっき面と対向する位置に陽極板５０が設けられている。また、陽極板５０と基板ホルダ３０の間には、本実施態様のようにパドル６０を設置してもよい。このパドル６０は、基板Ｗの被めっき処理面に対して平行に往復移動することにより、基板の被めっき処理面に沿っためっき液流を均等にすることができるため、回転手段を有する基板ホルダ３０と相俟って、より均一な膜厚のめっき膜を形成することができ、好ましい。
【００３２】
また、めっき槽１０の底部には配管８０が連接された噴出口１２が設けられており、かかる噴出口１２からめっき液をめっき槽１０内へと供給している。そして、図１および、図３ないし図６に示した外枠部材の外周面に羽部もしくは凹部を設けてめっき液流を利用する態様の治具を利用する場合、噴出口１２をめっき液流が外枠部材３３の羽部もしくは凹部に回転力を伝達するのに効果的な位置に設けることが好ましい。具体的には、基板ホルダ３０の下方であり、基板ホルダ３０と平行になる向きに配置することが好ましい。このとき、基板ホルダ３０の左右でめっき液流の強さが異なるように、噴流口１２を片側ひとつにする、あるいは噴出口１２からの噴出量を左右で差を設けることにより、より効率的に回転力を発生させることができるため好ましい。  
【符号の説明】
【００３３】
１  …  …  めっき装置
２  …  …  めっき治具
１０  …  …  めっき槽
１１  …  …  側壁
１２  …  …  噴出口
２０  …  …  越流槽
３０  …  …  基板ホルダ
３１  …  …  保持部材
３２  …  …  シール部材
３３  …  …  外枠部材
３４  …  …  軸部
３５  …  …  固定ボルト
３６  …  …  固定ボルト
３７  …  …  固定ボルト
４０  …  …  支持部
４１  …  …  孔部
５０  …  …  陽極板
６０  …  …  パドル
７０  …  …  電源
７１  …  …  通電経路
８０  …  …  配管
８１  …  …  ポンプ
８２  …  …  フィルター
９０  …  …  駆動部
９１  …  …  シャフト
９２  …  …  取り付け部
９３  …  …  ギア
９４  …  …  歯車部
９５  …  …  外枠部材
３１１  …  …  基部
３１２  …  …  基板搭載面
３１３  …  …  孔部
３１４  …  …  第１通電部材
３２１  …  …  開口部
３２２  …  …  シールパッキン
３２３  …  …  第２通電部材
３２４  …  …  突出接点
３３１  …  …  連結部
３３２  …  …  羽部
３３３  …  …  羽部
３３４  …  …  凹部
Ｗ  …  …  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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