(57)【要約】【課題】ウエハまたは基板用のめっき装置で用いられるカソード電極装置の電極組立体に形成されためっき膜を安全にかつ効率的に除去する。【解決手段】エッチング装置２は、筒状体１１１からなるカソードホルダであって、筒状体１１１の一端の外周部の少なくとも一部に沿って筒状体１１１の軸線と略直角に外側に延びる第１の突起１１３を有するカソードホルダ１１の他端に面して設けられ、めっき装置のカソードを形成する電極１５のエッチング装置で、底板２３と、底板２３に略直角にかつ底板２３上を周って延びる側壁２１と、側壁２１の頂部の少なくとも一部に沿って内側に延びる第２の突起２２とを備え、筒状体１１１が挿入できる開口を有するエッチング容器２０を有している。側壁２１は、電極１５と底板２３とが対向する向きで、第１の突起１１３が第２の突起２２の上に置かれたときに、電極１５と底板２３との間に間隙Ｘが生じる高さを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体からなるカソードホルダであって、該筒状体の一端の外周部の少なくとも一部に沿って該筒状体の軸線と略直角に外側に延びる第１の突起を有するカソードホルダの他端に面して設けられ、めっき装置のカソードを形成する電極のエッチング装置であって、
底板と、該底板に略直角にかつ該底板上を周って延びる側壁と、該側壁の頂部の少なくとも一部に沿って内側に延びる第２の突起とを備え、前記筒状体が挿入できる開口を有するエッチング容器を有し、
前記側壁は、前記電極と前記底板とが対向する向きで、前記第１の突起が前記第２の突起の上に置かれたときに、前記電極と前記底板との間に間隙が生じる高さを有する、エッチング装置。
【請求項２】
前記エッチング容器は、前記底板に設けられたドレン開口と、該底板の下方に設けられた支持脚とを有し、
該支持脚によって形成される空間部に、前記ドレン開口からつながるドレン管が設けられている、
請求項１に記載のめっき装置。
【請求項３】
筒状体からなるカソードホルダであって、該筒状体の一端の外周部の少なくとも一部に沿って該筒状体の軸線と略直角に外側に延びる第１の突起を有するカソードホルダの他端に面して設けられ、めっき装置のカソードを形成する電極のエッチング方法であって、
めっき工程の終了後に、前記電極が取り付けられた前記カソードホルダを前記めっき装置から取外す工程と、
前記カソードホルダを上下逆転させる工程と、
前記カソードホルダを、上面に開口を有し該開口の周囲の少なくとも一部に沿って内側に延びる第２の突起が設けられたエッチング容器に、前記電極と該エッチング容器の底板とが対向する向きで、前記電極と前記底板との間に間隙が生じるように、前記第１の突起を前記第２の突起の上に置いて装着する工程と、
前記エッチング容器に、前記間隙を上回る液位となるまでエッチング用薬品を注入する工程とを有する、電極のエッチング方法。
【請求項４】
前記の注入工程は排気設備を有するドラフトチャンバ内でおこなう、請求項３に記載の電極のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき装置、特にウエハまたは基板用のめっき装置で用いられるカソード電極装置のエッチング方法およびエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドその他の各種の電子部品の製造に用いられる薄膜形成技術の一つとして、Ｃｕ膜等の形成を主たる用途として電気めっき法が用いられるようになっており、半導体プロセスの一技術として注目されている。めっき法で例えばＣｕ膜を形成する場合、一般的には、基板表面に導電性の膜をＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)法等で形成し、その上にＣｕの薄い下地材をＰＶＤ法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法で形成し、そこに電極を取り付けてＣｕめっきを行う。プラスのＣｕイオンが陰極である基板に到達すると、基板表面でＣｕ++＋２ｅ→Ｃｕの電気化学反応が生じ、Ｃｕが基板表面に析出しＣｕ薄膜が形成される。
【０００３】
従来このような電気めっきを行うときは、陽極であるアノードをめっき槽内に設置し、被めっき物をウエハホルダで保持しながらアノードと対向する所定の位置に固定し、被めっき物にカソード電極装置を取り付けて、陰極を形成していた。
【０００４】
図５には、従来のめっき装置のうちフェースアップ方式、すなわち、カソード電極装置が装置の下方から装着され、アノードと対向する方式のめっき装置の全体構成図の一例を示す。めっき槽３１は内部にめっき液３２を入れることのできる空間部を有している。めっき槽３１はめっき液３２をリザーバタンク（図示せず）から供給するめっき液供給ライン３３と、めっき液３２をリザーバタンクに戻すリターンライン３４と、めっき液３２が所定の液位を超えないようにするオーバーフローライン３５とを有している。めっき槽３１内にはアノード３６がめっき槽３１の天板を貫通する支持管３７に吊られて固定・保持されている。アノード３６は支持管３７を介して電源装置３８のプラス側に接続している。
【０００５】
アノード３６と対向するめっき槽３１の底部には、略円形の開口４０を有する枠体３９が設けられており、カソード電極装置１が、開口４０の周囲に沿って、枠体３９に支持されて設けられている。カソード電極装置１は開口１８を有し、電源装置３８のマイナス側に接続している。ウエハまたは基板等である被めっき物４１が、開口１８の下方から、めっきが施される被めっき面４２をめっき槽３１の内部に向けて、ウエハホルダ４３によって支持され、カソード電極装置１に装入されると、被めっき面４２の外周がカソード電極装置１と接触し、被めっき面４２に陰極の所定の電位状態が形成される。被めっき物４１はこの状態でカソード電極装置１に固定される。
【０００６】
図６には、カソード電極装置の概略断面図を示す。カソード電極装置１は、カソードホルダ１１と、カソードホルダ１１に支持された電極等を有している。カソードホルダ１１は、略円筒状の側壁１１１を主要構造部とし、めっき槽３１の内部空間と対向する側壁１１１の内側端部１１１ａの側に段差部１１２が、反対側の外側端部１１１ｂの側に第１のフランジ１１３が形成されている。段差部１１２には、第１の電極１２、パッキン１３、スペーサ１４、第２の電極１５が、内側端部１１１ａに向けてこの順に載置されており、これら全体（以下、電極組立体という場合もある。）は、内側端部１１１ａから外側端部１１１ｂに向けて挿入される締結具１６によって、カソードホルダ１１に固定されている。また、第１の電極１２、パッキン１３、スペーサ１４、第２の電極１５はいずれも中央に孔を有する円板状の形状を有しており、これらが組み立てられると、前述の開口１８（図５参照）が形成される。
【０００７】
被めっき物４１は、めっき槽３１内部空間からみて第１の電極１２の裏面に接触するように固定される。また、第１の電極１２にはリード導体１７が接続されており、第１の電極１２はリード導体１７を介して電源装置３８（図５参照）につながっている。第１の電極１２はこのように、被めっき物４１に直接カソードの電位を供給する機能を果たす。パッキン１３は絶縁性を有する弾性体（例えばゴム）であり、電極組立体を密着固定する。スペーサ１４は同様に絶縁性を有しているが、より硬質の材料が用いられ、パッキン１３の変形を均一に保ち、電極組立体をカソードホルダ１１に対してまっすぐに配置させる。第２の電極１５は、この電極にめっき膜を形成させることによって、被めっき物４１に形成されるめっき膜の膜厚や膜厚分布を制御するために設けられ、締結具１６によって、第１の電極１２と電気的に接続されている。
【０００８】
カソードホルダ１１の第１のフランジ１１３は、めっき槽３１への取付のための枠体３９との取り合い部を構成する。第１のフランジ１１３の一方の面には、めっき液３２がめっき槽３１に充填されてるときの液漏れを防止するＯリング１１５を装着するための溝１１４が設けられている。なお、第１のフランジ１１３は、シール性能が確保されれば側壁１１１の全周に沿って突起が形成されるフランジ形状である必要はなく、側壁１１１の一部に沿って側壁１１１の軸線と略直角に外側に延びる突起であってもよい。
【０００９】
このような構成のめっき装置３１を用いてめっきをおこなう場合、カソード電位状態にあり、かつアノード３６と対向している第２の電極１５にもめっき膜が形成され、締結具１６の先端部もめっき膜で覆われる。一方、第１の電極１２、第２の電極１５やパッキン１３は消耗品のため、定期的な交換が必要となり、そのためには、カソードホルダ１１をめっき槽３１から取外し、その後、電極組立体の分解をおこなう必要がある。ところが、締結具１６の先端部がめっき膜で覆われていることから、そのままでは締結具１６を緩めることができない。このため従来は、カソードホルダ１１の第２の電極１５側を上面にして、第２の電極１５に硝酸等のエッチング用薬品を滴下して、締結具１６を覆うめっき膜を除去していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような硝酸等の劇薬を直接滴下する作業方法は、エッチング用薬品が飛散して作業員にかかる可能性があるなど、作業安全上の問題があった。また、滴下したエッチング用薬品はそのまま流れてしまうので、めっき膜を除去するには大量のエッチング用薬品を用いる必要が生じ、エッチング用薬品使用量の点でも効率が悪かった。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みて、電極組立体が装着されたカソードホルダを分解する際に、電極組立体に形成されためっき膜を安全にかつ効率的に除去する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のエッチング装置は、筒状体からなるカソードホルダであって、筒状体の一端の外周部の少なくとも一部に沿って筒状体の軸線と略直角に外側に延びる第１の突起を有するカソードホルダの他端に面して設けられ、めっき装置のカソードを形成する電極のエッチング装置である。そして、本発明のエッチング装置は、以上の課題を解決するため、底板と、底板に略直角にかつ底板上を周って延びる側壁と、側壁の頂部の少なくとも一部に沿って内側に延びる第２の突起とを備え、筒状体が挿入できる開口を有するエッチング容器を有し、側壁は、電極と底板とが対向する向きで、第１の突起が第２の突起の上に置かれたときに、電極と底板との間に間隙が生じる高さを有するように構成されている。
【００１３】
このように構成されたエッチング装置においては、エッチング容器内にエッチング用薬品を注入することができるので、エッチング用薬品の飛散などの危険性が減少し、作業時の安全性が向上する。また、エッチング容器は、エッチングされる電極が下向きに装着され、その際電極とエッチング容器の底板との間に間隙が生じるような形状を有しているので、間隙を上回る液位となるまでエッチング用薬品を注入すれば、エッチング用薬品が電極の表面全域に有効に回りこみ、少量のエッチング用薬品で迅速・確実なエッチングが可能となる。
【００１４】
エッチング容器は、底板に設けられたドレン開口と、底板の下方に設けられた支持脚とを有し、支持脚によって形成される空間部に、ドレン開口からつながるドレン管が設けられていてもよい。
【００１５】
また、本発明のエッチング方法は、筒状体からなるカソードホルダであって、筒状体の一端の外周部の少なくとも一部に沿って筒状体の軸線と略直角に外側に延びる第１の突起を有するカソードホルダの他端に面して設けられ、めっき装置のカソードを形成する電極のエッチング方法であって、めっき工程の終了後に、電極が取り付けられたカソードホルダをめっき装置から取外す工程と、カソードホルダを上下逆転させる工程と、カソードホルダを、上面に開口を有し開口の周囲の少なくとも一部に沿って内側に延びる第２の突起が設けられたエッチング容器に、電極とエッチング容器の底板とが対向する向きで、電極と底板との間に間隙が生じるように、第１の突起を第２の突起の上に置いて装着する工程と、エッチング容器に、間隙を上回る液位となるまでエッチング用薬品を注入する工程とを有している。
【００１６】
このようなエッチング方法においては、カソード電極装置を専用のエッチング容器に取付け、エッチング容器にエッチング用薬品を注入するので、エッチング用薬品の飛散などの危険性が減少し、作業時の安全性が向上する。また、エッチングされる電極を下に向け、電極とエッチング容器の底板との間に間隙が生じるように装着した上で、間隙を上回る液位となるまでエッチング用薬品を注入するので、エッチング用薬品が電極の表面全域に有効に回りこみ、少量のエッチング用薬品で迅速・確実なエッチングが可能となる。
【００１７】
なお、注入工程は排気設備を有するドラフトチャンバ内でおこなうことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のカソード電極装置のエッチング装置およびエッチング方法によれば、めっき膜の形成されたカソード電極装置を、電極を下に向けてエッチング容器に装着して、エッチング用薬品を注入するので、安全に電極のエッチングが可能となり、また、エッチング用薬品の使用量の削減も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて、本発明のカソード電極装置のエッチング装置の詳細を説明する。図１は、カソード電極装置が装着されたエッチング装置の横断面図を、図２はエッチング容器の斜視図を示す。
【００２０】
エッチング装置２は、たらい状のエッチング容器２０と、エッチング容器２０を支持する支持脚２４と、ドレン管２７、ドレン弁２８とを有している。エッチング容器２０は円筒状の側壁２１と、側壁２１の頂部から中心に向かって延びる第２のフランジ２２と、ドレン開口２６を備えた底板２３とを有している。第２のフランジ２２はカソードホルダ１１の第１のフランジ１１３を引っ掛け、カソードホルダ１１をエッチング容器２０に固定する。ここで、第２のフランジ２２は、上記目的を実現できればその一部が欠損していてもよく、また、より広くは、エッチング容器２０は、側壁２１の頂部の少なくとも一部に沿って内側に延びる突起を備え、その突起の内側にカソードホルダ１１の側壁１１１が挿入できる開口が確保されていればよい。ただし、第１のフランジ１１３の代わりに側壁１１１の一部に沿って延びる突起が用いられる場合（背景技術の欄参照）には、突起同士が複雑な調整なしに容易に当接するように、エッチング容器２０に設ける突起の位置や大きさを設定する必要がある。側壁２１には、硝酸等のエッチング用薬品をエッチング容器２０内に注入する際に生じる発熱による側壁２１の変形を防止するために、エッチング容器２０の中心に向かって延びる複数の補強リブ２５が設けられている。補強リブ２５には、第２のフランジ２２や上記の突起の機能を持たせることもでき、この場合は第２のフランジ２２や上記の突起は設けなくともよい。底板２３は平坦形状でもよいが、エッチング用薬品の排出を容易にするため、ドレン開口２６に向けた勾配が付けられていてもよい。なお、側壁２１の形状はカソードホルダ１１の形状に合せ、通常は円筒形であるが、カソードホルダ１１が矩形断面その他の円形断面以外の断面を有する筒状体形状であるときは、それに合せた形状とすることができる。
【００２１】
側壁２１の高さＹは、カソードホルダ１１が、第１のフランジ１１３を第２のフランジ２２の上に載置して、エッチング装置２に装着されたときに、第２の電極１５の表面と底板２３との間に所定の間隙Ｘが生ずるような寸法に設定されている。間隙Ｘを設ける理由は、もし間隙Ｘがないと、すなわち第２の電極１５の表面が底板２３と接触すると、エッチング用薬品が第２の電極１５の表面に均一に回り込まず、回り込みにも時間がかかり作業効率が低下するためである。間隙Ｘはカソードホルダ１１の大きさにもよるが、一例として、カソードホルダ１１の側壁１１１の外径が２００ｍｍ程度のときに、間隙Ｘは２０ｍｍ程度である。なお、側壁２１の高さＹはカソードホルダ１１の側壁１１１の高さに依存するが、側壁１１１の高さは、めっき槽３１の枠体３９の高さで決まり、通常は一定値をとるので、側壁２１の高さＹの異なるエッチング装置２を多数そろえる必要性は小さい。第２のフランジ２２の内径Ｚは、カソードホルダ１１のエッチング容器２０への装着性を考慮して、カソードホルダ１１の側壁１１１の外径より若干大きめに、また、カソードホルダ１１の第１のフランジ１１３への固定のため、第１のフランジ１１３の外径より小さく設定される。
【００２２】
エッチング容器２０には耐腐食性、耐熱性が要求され、かつ安価であることが望ましい。このような観点から、エッチング容器２０は塩化ビニールで製作されることが最も望ましいが、ステンレス鋼やチタン材を用いることも可能である。
【００２３】
底板２３に設けられたドレン開口２６にはドレン管２７が接続され、硝酸等のエッチング用薬品はドレン弁２８を介して外部に排出される。ドレン管２７は、使用済みのエッチング用薬品を集中的かつ容易に処理するため、例えば中和槽（図示せず）に接続されている。ドレン管２７やドレン弁２８も上述の理由によって塩化ビニール等で製作されることが望ましい。なお、エッチング容器２０に支持脚２４を設けた理由は、エッチング容器２０自身の床や基礎への支持固定の目的の他、ドレン管２７の配置スペースを確保するためである。
【００２４】
次に、図３のフロー図にしたがって、本発明のエッチング装置２を用いたカソード電極装置１のエッチング方法を説明する。まず、カソード電極装置１と被めっき物４１とをめっき槽３１に取り付けてめっきをおこなった後、めっき液３２を抜取り、被めっき物４１を取り外した後に、カソード電極装置１をめっき槽３１から取り外す（ステップ５１）。このとき、第２の電極１５の表面にはめっき膜が形成されている。次にカソード電極装置１を上下逆転させ、カソードホルダ１１の第１のフランジ１１３をエッチング装置２の第２のフランジ２２の上に置き、カソード電極装置１をエッチング装置２に装着する（ステップ５２）。これによって、第２の電極１５の表面とエッチング装置２の底板２３の表面との間に間隙Ｘが形成される。この際、ドレン弁２８は閉鎖しておく。次に、カソードホルダ１１の内側に注入ホース２９等の注入手段をセットし、またはエッチング用薬品を入れた容器から直接、エッチング容器２０内に硝酸等のエッチング用薬品を注入する（ステップ５３）。図４はこのときのエッチング装置の状態を示す説明図であり、エッチング用薬品Ｓは、第２の電極１５の表面よりも上部に液位Ｔを有し、第２の電極１５の表面は完全にエッチング用薬品Ｓに浸されている。所定時間後、必要に応じてめっき膜が除去されたことを目視等によって確認し、ドレン弁２８を開放して、エッチング用薬品をエッチング容器２０から排出させる（ステップ５４）。その後、カソードホルダ１１をエッチング容器２０から取り出し、カソード電極装置１を上下逆転させ、第１の電極１２、第２の電極１５、およびパッキン１３の交換や、スペーサ１４のメンテナンスその他必要な点検作業をおこなう（ステップ５５）。
【００２５】
なお、注入する薬品量は、第２の電極１５の表面が確実にエッチング用薬品で浸される量以上であれば特に制約はないが、第２の電極１５に付着しているめっき膜の量や除去の程度等を考慮して適宜設定する。また、使用後のエッチング用薬品はＣｕ成分を含有し、エッチング性能が低下しているので、毎回交換することが望ましいが、数回のエッチングを続けておこなうことも可能である。
【００２６】
このように、本発明のエッチング方法によれば、エッチング対象であるカソード電極装置１を、第２の電極１５を下に向けて専用のエッチング容器２０に装着して、第２の電極１５の表面が浸される程度の少量のエッチング用薬品をエッチング容器２０に注入することによって、安全に第２の電極１５のエッチングが可能となり、また、エッチング用薬品の使用量の削減も可能となる。
【００２７】
また、エッチング作業は排気環境の整ったドラフトチャンバ（図示せず）内でおこなえば、エッチング用薬品が外部に漏れるおそれがさらに少なくなり、より安全にエッチング作業がおこなえる。さらに、ドレン配管２７をドラフトチャンバに備えられた廃液回収手段に接続することによって、廃液回収を確実におこなうことができ、また、ドレン弁２８以降の専用設備の設置も不要となる。
【００２８】
なお、以上の説明においては、第１電極と第２電極とを有する電極集合体のエッチングを対象に説明したが、本発明がこのような対象に限定されないことは勿論であり、電極が１つしかない場合、フェースアップ方式以外のめっき装置の場合、その他カソード電極装置に付着しためっき膜を除去する必要のある場合に適用できる。
【００２９】
また、エッチング装置の設置基数については特に制約はなく、複数基を設置することも可能である。めっき槽は工場設備によっては複数個が同じ場所に複数基併設されることもあり、同時にめっき工程がおこなわれる場合もあるので、エッチング装置を複数基設置すれば、めっき工程の後に複数のカソード電極装置を同時にエッチングすることも可能である。また、この場合でも個々のエッチング装置は独立して稼動できるので、必要な基数のみを稼動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のエッチング装置の、カソード電極装置が装着された状態での横断面図である。
【図２】図１に示すエッチング容器の斜視図である。
【図３】本発明のエッチング方法を示すフロー図である。
【図４】図３のフロー図のステップ５３におけるエッチング装置の状況を示す説明図である。
【図５】めっき装置の全体構成を示す概念的側方図である。
【図６】めっき装置のカソード電源装置付近の概念的側方図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  カソード電極装置
１１  カソードホルダ
１１１  側壁
１１３  第１のフランジ
１２  第１の電極
１３  パッキン
１４  スペーサ
１５  第２の電極
１６  締結具
１７  リード導体
１８  開口
２  エッチング装置
２０  エッチング容器
２１  側壁
２２  第２のフランジ
２３  底板
２４  支持脚
２６  ドレン開口
２７  ドレン管
２８  ドレン弁
３１  めっき槽
３９  枠体
４１  被めっき物                                                                                
【図１】
2006009050.tif 000003
【図２】
2006009050.tif 000004
【図３】
2006009050.tif 000005
【図４】
2006009050.tif 000006
【図５】
2006009050.tif 000007
【図６】
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