(57)【要約】【課題】押圧機構を用いて基板を押圧することなく、基板を保持する。【解決手段】基板保持装置２は、基板９の対象面９１ａ上のメッキ対象領域の周囲に設定される当接領域に当接する枠状の当接部２２、当接領域の外側の電極パターンに接触する接触子２１１、対象面９１ａとの間にて接触子２１１を挟みつつ当接部２２から基板９の外側へと広がる枠状部２３、基板９の外側において枠状部２３から基板９の裏面９１ｂ側へと伸びる枠状の側壁部２４、並びに、裏面９１ｂ側にて側壁部２４から基板９の中央部に向かって広がる蓋部２５を備える。基板９を保持する際には、当接部２２、枠状部２３、側壁部２４および蓋部２５により囲まれる空間が減圧され、枠状部２３および蓋部２５が撓むことにより当該空間が密閉状態にされる。これにより、押圧機構を用いて基板９を押圧することなく基板９を保持することができる。【選択図】図３
2008202103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ装置において基板を保持する基板保持装置であって、
基板の第１主面上に設定されたメッキ対象領域の周囲の当接領域に当接するとともに前記基板の外側まで広がる枠状であり、前記第１主面上の前記当接領域の外側の領域または前記当接領域であって前記メッキ対象領域と電気的に接続された電極領域に接する給電部を有する枠状当接部と、
前記基板の外側において前記枠状当接部から前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びる枠状の側壁部と、
前記第２主面側にて前記側壁部から前記基板の中央部に向かって広がることにより、前記枠状当接部および前記側壁部と共に前記基板の側面に沿う空間を形成する蓋部と、
を備え、
前記空間が減圧されて前記枠状当接部および前記蓋部の少なくとも一方が撓むことにより、前記空間が密閉状態となって前記基板が前記枠状当接部に対して固定されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板保持装置であって、
前記枠状当接部が、
前記当接領域に当接する枠状の当接部と、
前記当接領域の外側の前記電極領域に当接する前記給電部である接触子と、
前記第１主面との間にて前記接触子を挟みつつ前記当接部から前記基板の外側まで広がる枠状部と、
を備えることを特徴とする基板保持装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板保持装置であって、
前記当接部、前記枠状部および前記側壁部が、支持部として一体的に形成されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板保持装置であって、
前記支持部が導電性材料にて形成され、
メッキ処理の際に、前記接触子が前記支持部を介して外部の電源部に接続されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の基板保持装置であって、
前記第１主面上に透明導電膜が形成されており、
前記電極領域が、前記基板の外縁部のほぼ全周に沿って前記透明導電膜上に金属により形成された電極パターンであり、
前記接触子が、ほぼ全周に亘って前記電極パターンに当接することを特徴とする基板保持装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板保持装置であって、
前記接触子において、前記電極パターンに当接する部位が櫛形であることを特徴とする基板保持装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の基板保持装置であって、
前記当接部において、前記基板の前記中央部側の面が、前記第１主面に向かうに従って前記基板の外縁部から離れる傾斜面とされることを特徴とする基板保持装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基板保持装置であって、
前記枠状当接部の本体が、導電性材料にて形成されるとともに前記メッキ対象領域に対応する開口を有する板状であり、前記当接領域が前記電極領域であることを特徴とする基板保持装置。
【請求項９】
請求項８に記載の基板保持装置であって、
前記枠状当接部において、前記電極領域に当接する部位の表面に前記本体よりも比抵抗の小さい金属膜が形成されていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の基板保持装置であって、
前記枠状当接部および前記側壁部において、メッキ処理の際にメッキ液に接する部位の表面に絶縁性の保護膜が形成されていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板保持装置であって、
前記基板が矩形であることを特徴とする基板保持装置。
【請求項１２】
メッキ装置であって、
メッキ液を貯溜するメッキ槽と、
前記メッキ液中に浸漬される請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板保持装置と、
前記メッキ液中に配置される電極と、
前記電極と前記基板保持装置の前記給電部との間に電圧を付与して前記基板にメッキを行う電源部と、
を備えることを特徴とするメッキ装置。
【請求項１３】
メッキ装置に用いられる基板保持装置において基板を保持する基板保持方法であって、
前記基板保持装置が、
基板の第１主面上に設定されたメッキ対象領域の周囲の当接領域に当接するとともに前記基板の外側まで広がる枠状であり、前記第１主面上の前記当接領域の外側の領域または前記当接領域であって前記メッキ対象領域と電気的に接続された電極領域に接する給電部を有する枠状当接部と、
前記基板の外側において前記枠状当接部から前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びる枠状の側壁部と、
前記第２主面側にて前記側壁部から前記基板の中央部に向かって広がることにより、前記枠状当接部および前記側壁部と共に前記基板の側面に沿う空間を形成する蓋部と、
を備え、
前記基板保持方法が、
ａ）前記基板保持装置内に基板を配置する工程と、
ｂ）前記空間を減圧して前記枠状当接部および前記蓋部の少なくとも一方を撓ませることにより、前記空間を密閉状態にして前記基板を前記枠状当接部に対して固定する工程と、
を備えることを特徴とする基板保持方法。
【請求項１４】
メッキ方法であって、
ａ）メッキ槽に貯溜されるメッキ液中に請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板保持装置を浸漬する工程と、
ｂ）前記メッキ液中に配置される電極と前記基板保持装置の前記給電部との間に電圧を付与して前記基板にメッキを行う工程と、
を備えることを特徴とするメッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッキ処理において基板を保持する技術、並びに、当該技術が用いられるメッキ装置およびメッキ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円板状の基板にメッキを行うメッキ装置が用いられており、一般的なメッキ装置では、メッキ槽内に保持されるメッキ液中に基板が浸漬され、基板上のメッキ対象領域とメッキ液中の電極との間に電圧を付与することにより、基板上にメッキが行われる。また、特許文献１の図１２では、メッキの対象面が下方を向く円板状の半導体基板（ウエハ）の周囲を囲みつつ対象面の外縁部近傍を下方から支持するウエハホルダが開示されており、ウエハホルダでは、対象面の外縁部に接触するカソード電極、および、カソード電極よりも内側にてメッキ対象領域を囲む環状のシール部が設けられ、ウエハの対象面とは反対側の主面をシール部に向けて押圧することにより、ウエハホルダをウエハと共にメッキ液中に浸漬してウエハにメッキを行う際に、メッキ液がカソード電極に接触してカソード電極がメッキされることが防止される。
【０００３】
なお、特許文献２では、亜鉛塩を含む電解浴にテンプレート化合物を混合しておき、この電解浴中で酸化亜鉛薄膜をカソード電析にて形成し、形成された酸化亜鉛薄膜からテンプレート化合物を脱着することにより多数の空隙を有する酸化亜鉛薄膜を得る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１６１３９５号公報
【特許文献２】特開２００４−６２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の手法による基板の保持では、基板におけるメッキの対象面とは反対側の主面を、シール部に向けて押圧する押圧機構が必要となるが、この場合、基板保持装置が複雑かつ大がかりになってしまい、基板保持装置の製造コストが増大してしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、押圧機構を用いて基板を押圧することなく、基板を保持することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、メッキ装置において基板を保持する基板保持装置であって、基板の第１主面上に設定されたメッキ対象領域の周囲の当接領域に当接するとともに前記基板の外側まで広がる枠状であり、前記第１主面上の前記当接領域の外側の領域または前記当接領域であって前記メッキ対象領域と電気的に接続された電極領域に接する給電部を有する枠状当接部と、前記基板の外側において前記枠状当接部から前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びる枠状の側壁部と、前記第２主面側にて前記側壁部から前記基板の中央部に向かって広がることにより、前記枠状当接部および前記側壁部と共に前記基板の側面に沿う空間を形成する蓋部とを備え、前記空間が減圧されて前記枠状当接部および前記蓋部の少なくとも一方が撓むことにより、前記空間が密閉状態となって前記基板が前記枠状当接部に対して固定される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板保持装置であって、前記枠状当接部が、前記当接領域に当接する枠状の当接部と、前記当接領域の外側の前記電極領域に当接する前記給電部である接触子と、前記第１主面との間にて前記接触子を挟みつつ前記当接部から前記基板の外側まで広がる枠状部とを備える。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板保持装置であって、前記当接部、前記枠状部および前記側壁部が、支持部として一体的に形成される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板保持装置であって、前記支持部が導電性材料にて形成され、メッキ処理の際に、前記接触子が前記支持部を介して外部の電源部に接続される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の基板保持装置であって、前記第１主面上に透明導電膜が形成されており、前記電極領域が、前記基板の外縁部のほぼ全周に沿って前記透明導電膜上に金属により形成された電極パターンであり、前記接触子が、ほぼ全周に亘って前記電極パターンに当接する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板保持装置であって、前記接触子において、前記電極パターンに当接する部位が櫛形である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項２ないし６のいずれかに記載の基板保持装置であって、前記当接部において、前記基板の前記中央部側の面が、前記第１主面に向かうに従って前記基板の外縁部から離れる傾斜面とされる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の基板保持装置であって、前記枠状当接部の本体が、導電性材料にて形成されるとともに前記メッキ対象領域に対応する開口を有する板状であり、前記当接領域が前記電極領域である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板保持装置であって、前記枠状当接部において、前記電極領域に当接する部位の表面に前記本体よりも比抵抗の小さい金属膜が形成されている。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の基板保持装置であって、前記枠状当接部および前記側壁部において、メッキ処理の際にメッキ液に接する部位の表面に絶縁性の保護膜が形成されている。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板保持装置であって、前記基板が矩形である。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、メッキ装置であって、メッキ液を貯溜するメッキ槽と、前記メッキ液中に浸漬される請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板保持装置と、前記メッキ液中に配置される電極と、前記電極と前記基板保持装置の前記給電部との間に電圧を付与して前記基板にメッキを行う電源部とを備える。
【００１８】
請求項１３に記載の発明は、メッキ装置に用いられる基板保持装置において基板を保持する基板保持方法であって、前記基板保持装置が、基板の第１主面上に設定されたメッキ対象領域の周囲の当接領域に当接するとともに前記基板の外側まで広がる枠状であり、前記第１主面上の前記当接領域の外側の領域または前記当接領域であって前記メッキ対象領域と電気的に接続された電極領域に接する給電部を有する枠状当接部と、前記基板の外側において前記枠状当接部から前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びる枠状の側壁部と、前記第２主面側にて前記側壁部から前記基板の中央部に向かって広がることにより、前記枠状当接部および前記側壁部と共に前記基板の側面に沿う空間を形成する蓋部とを備え、前記基板保持方法が、ａ）前記基板保持装置内に基板を配置する工程と、ｂ）前記空間を減圧して前記枠状当接部および前記蓋部の少なくとも一方を撓ませることにより、前記空間を密閉状態にして前記基板を前記枠状当接部に対して固定する工程とを備える。
【００１９】
請求項１４に記載の発明は、メッキ方法であって、ａ）メッキ槽に貯溜されるメッキ液中に請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板保持装置を浸漬する工程と、ｂ）前記メッキ液中に配置される電極と前記基板保持装置の前記給電部との間に電圧を付与して前記基板にメッキを行う工程とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、押圧機構を用いて基板を押圧することなく、基板を保持することができる。
【００２１】
また、請求項３の発明では、基板保持装置の部品点数を削減することができ、請求項５の発明では、メッキにて形成される膜の厚さのばらつきを低減することできる。
【００２２】
また、請求項６の発明では、基板をより強固に保持することができ、請求項７の発明では、メッキ装置にて用いられる際に、メッキ対象領域近傍に気泡が滞留することを抑制することができる。
【００２３】
また、請求項９の発明では、メッキ対象領域に効率よく電位を付与することができ、請求項１０の発明では、メッキ処理の際に枠状当接部および側壁部がメッキされることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る枚葉式のメッキ装置１の構成を示す図である。メッキ装置１は、例えば、ＩＴＯ膜（酸化インジウムスズ膜）やＦＴＯ膜（フッ素ドープ酸化スズ膜）等の透明な導電層を有する透明なガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）に酸化亜鉛の薄膜（実際には、多数の空隙を有する薄膜）を形成するためのものであり、薄膜形成後の基板９には、後続の工程にて酸化亜鉛の薄膜に色素が吸着される。そして、対極導電層を有する対極基板が基板９に対向して設けられ、２つの基板間に電解液が注入されて電荷輸送層が形成されることにより色素増感型太陽電池が製造される。
【００２５】
図１のメッキ装置１は、メッキ液４１を貯溜するメッキ槽４（電析槽とも呼ばれる。）、矩形の基板９を保持するとともにメッキ液４１中に浸漬される基板保持装置２、基板保持装置２に保持される基板９の中心を通るとともに主面に垂直な中心軸Ｊ１を中心として基板保持装置２を回転する回転機構３、メッキ液４１中に配置される対向電極５１、基板９に形成された後述の電極パターンおよび対向電極５１のそれぞれに電位を付与する電源部５、並びに、メッキ装置１の各構成要素を制御する制御部６を備える。
【００２６】
メッキ装置１におけるメッキ液４１は、亜鉛イオンを含む電解液に帯電した酸化亜鉛の微粒子を分散したものとなっている。回転機構３は、中心軸Ｊ１を中心として回転するモータ３１、基板保持装置２を保持するチャック部３３１に接続されるとともに金属にて形成される軸部３３、および、モータ３１と軸部３３との間に設けられるスリップリング３２を備える。スリップリング３２は電源部５に接続されており、メッキ装置１では基板９をメッキする際に、基板保持装置２を回転しつつ、スリップリング３２、軸部３３および基板保持装置２を介して基板９の電極パターンに電位を付与することが可能とされる。
【００２７】
図２は、基板保持装置２を示す平面図であり、図３は図２中の矢印Ａ−Ａの位置における基板保持装置２の断面図である。図２では、基板９および後述の蓋部２５を取り除いた状態を示しており、基板９および蓋部２５については二点鎖線にて仮想的に示している。
【００２８】
図２および図３に示すように、基板保持装置２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状であって、中央に矩形の（本実施の形態では正方形の）開口２０１が形成された支持部２０を備える。支持部２０は、基板９の周囲を囲むとともに中心軸Ｊ１に垂直な断面が矩形となる内側面２４１を有する側壁部２４、および、側壁部２４の内側面２４１において図３中の下側の縁近傍から基板９の中央部側（中心軸Ｊ１側）に突出する枠状の部位２１（後述するように、基板９に当接する部位であり、以下、「枠状当接部２１」という。）を備える。側壁部２４の内側面２４１の中心軸Ｊ１に垂直な断面形状は基板９の外形よりも僅かに大きくされ、枠状当接部２１は、図３中の上側から側壁部２４内へと嵌め込まれる基板９の下側の主面９１ａ（後述するように、メッキ装置１にてメッキ対象となる主面であり、以下、「対象面９１ａ」という。）に当接する。また、支持部２０の枠状当接部２１とは反対側には、可撓性を有するとともに側壁部２４の内側面２４１の中心軸Ｊ１に垂直な断面形状よりも大きい板状（シート状であってもよい。）の蓋部２５が設けられ、蓋部２５により側壁部２４の内部空間の枠状当接部２１とは反対側が閉塞される。
【００２９】
図４は、図３中の枠状当接部２１近傍を拡大して示す断面図である。図２および図４に示すように、枠状当接部２１には、中心軸Ｊ１に垂直な矩形の枠状の当接面２２１を対象面９１ａに対向して有する当接部２２が設けられる。当接面２２１上には、内部にＯリング２２２が嵌め込まれる枠状の溝２２３が形成され、基板９の対象面９１ａはＯリング２２２を介して当接部２２に当接する。
【００３０】
また、当接部２２の外側（中心軸Ｊ１とは反対側）には、例えばバネ鋼やステンレス鋼を金、白金、パラジウム、銀等の貴金属にて被覆する（例えば、メッキや、蒸着、イオンプレーティングにて被覆する）ことにより形成される板バネ状の複数の接触子２１１（図２参照）が設けられ、各接触子２１１では当接部２２側の部位が基板９に向かって屈曲している。図２に示すように、本実施の形態では、矩形の枠状の当接面２２１の各直線部（すなわち、角部間の部位）の外側に、当該直線部に沿う方向に長い接触子２１１が配置される。図４に示す当接部２２の下部には、対象面９１ａとの間にて接触子２１１を挟みつつ当接部２２から基板９の外側へと広がる枠状部２３が設けられ、接触子２１１、当接部２２および枠状部２３により枠状当接部２１が構成される。基板保持装置２では、枠状当接部２１により基板９の対象面９１ａの外縁部（すなわち、エッジ近傍の部位）が覆われ、基板９の外側において枠状当接部２１から基板９の対象面９１ａとは反対側の主面（以下、「裏面」という。）９１ｂ側へと伸びる枠状の側壁部２４により基板９の側面９２の周囲が囲まれ、裏面９１ｂ側にて側壁部２４から基板９の中央部に向かって広がる蓋部２５により基板９の裏面９１ｂが覆われる。その結果、枠状当接部２１、側壁部２４および蓋部２５により、接触子２１１を内部に収容するとともに、基板９の側面９２に沿う空間（以下、「補助空間」という。）Ｋ１が形成される。後述するように、基板保持装置２にて基板９を保持する際には、補助空間Ｋ１が減圧されて当接部２２により基板９の対象面９１ａが蓋部２５に向けて付勢されるとともに、蓋部２５により基板９の裏面９１ｂが当接部２２に向けて付勢される。
【００３１】
本実施の形態では、当接部２２、枠状部２３および側壁部２４は、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂や、塩化ビニル、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）等の耐薬品性を有する材料にて支持部２０（の本体）として一体的に形成される。なお、基板保持装置２の設計によっては、支持部２０がこれらの構成要素の組立体として構成されてもよい。
【００３２】
また、既述のように、接触子２１１は貴金属にて被覆されていることにより、後述するメッキ処理において、万一、接触子２１１にメッキ液が付着した場合であっても接触子２１１が腐食することが防止され、さらに、接触子２１１がメッキされた場合でも、接触子２１１を含む支持部２０の全体を所定の薬品に浸漬させることにより、メッキにて付着した材料を除去することが可能とされる。なお、支持部２０を塩酸溶液に浸漬させてメッキにて付着した材料を除去する場合には、接触子２１１は白金やパラジウムにて被覆されていることが好ましい。もちろん、接触子２１１自体が、金、白金、パラジウム、銀やこれらの金属を含む（２以上のものを含んでいてもよい。）合金にて形成されてもよく、支持部２０の設計によっては、接触子２１１自体やその被膜に銅やアルミニウム等（または、これらを含む合金）が用いられてもよい。
【００３３】
図５は基板９の対象面９１ａを示す図である。既述のように、基板９の外形は矩形とされており、例えば、一辺が１００ミリメートル（ｍｍ）の正方形とされる。また、基板９の厚さは、例えば０．５〜３ｍｍとされる。実際には、図４に示すように、基板９の対象面９１ａは、基板９の本体に形成されるＩＴＯ等の透明導電膜９３（図４中にて太い実線にて示す。）の表面とされており、図５中に細い実線の矩形にて示すように、対象面９１ａ上の中央部（中心軸Ｊ１近傍）およびその周囲には矩形のメッキ対象領域９４が設定されている。また、透明導電膜９３（対象面９１ａ）上には、基板９の外縁部の全周に沿ってメッキ対象領域９４を囲むように矩形の枠状の電極パターン９５（図５中にて平行斜線を付して示す。）が形成される。電極パターン９５は、数マイクロメートル（μｍ）の厚さの銅等の金属にて形成されており、対象面９１ａ上のメッキ対象領域９４は透明導電膜９３を介して電極パターン９５に電気的に接続される。このように、電極パターン９５はメッキ対象領域９４への電位の付与に利用される電極領域となっている。電極パターン９５の幅は例えば２ｍｍとされるが、図５では図示の都合上、電極パターン９５の幅を実際よりも広く示している。
【００３４】
基板９が基板保持装置２にて保持された状態では、図３の蓋部２５により基板９が当接部２２に向けて押圧されることにより、当接部２２（図５中に二点鎖線にて示す。）が図５に示すメッキ対象領域９４の周囲の領域９６（以下、「当接領域９６」という。）にＯリング２２２を介して当接する。また、各接触子２１１の先端は、対象面９１ａ上の当接領域９６の外側の領域である電極パターン９５の直線部に当接する。図３に示すように、接触子２１１は引出線２１２を介して側壁部２４の上面（蓋部２５側の面）上に形成される端子２１３に接続されており、基板保持装置２が回転機構３のチャック部３３１（図１参照）に取り付けられることにより、端子２１３がチャック部３３１の対応する端子に接続される。これにより、接触子２１１が引出線２１２、回転機構３の軸部３３およびスリップリング３２を介して電源部５に接続される。後述するメッキ処理の際には、電源部５が対向電極５１と給電部である接触子２１１との間に電圧を付与することにより、対向電極５１と作用電極となるメッキ対象領域９４との間にて電位差を形成して基板９のメッキ対象領域９４上にメッキを行うことが可能となる。
【００３５】
次に、基板保持装置２にて基板９を保持させつつ基板９上にメッキを行う処理について図６を参照しつつ説明する。基板保持装置２にて基板９を保持させる際には、まず、基板９が、対象面９１ａを当接部２２側に向けた状態で側壁部２４内に中心軸Ｊ１に沿って嵌め込まれる（図２参照）。このとき、既述のように、側壁部２４の内側面２４１の中心軸Ｊ１に垂直な断面形状が基板９の外形よりも微小量だけ大きくされていることにより、基板９を側壁部２４内に嵌め込むのみで（いわゆる、基板９の落とし込みのみで）、対象面９１ａ上のメッキ対象領域９４が当接部２２の内側に精度よく配置される（位置決めされる）。そして、蓋部２５が支持部２０上に載置されることにより、基板９が基板保持装置２内に配置される（ステップＳ１１）。実際には、中心軸Ｊ１方向に関して基板９の裏面９１ｂは側壁部２４の上面よりも僅かに枠状当接部２１側に位置している。
【００３６】
続いて、図３中に二点鎖線にて示すように、蓋部２５とは反対側にて支持部２０の開口２０１を覆うようにして、基板保持装置２側の部位が開口した箱状の治具８１が取り付けられ、減圧機構８（例えば、真空ポンプやアスピレータ、コンバム（ＣＯＮＶＵＭ（登録商標））等）により治具８１の内部が減圧される。なお、治具８１の先端は支持部２０に密着しており、治具８１の内部の気密性が確保されている。このとき、基板９が自重にて当接部２２上に載置されているのみであるため、図４に示す基板９の対象面９１ａとＯリング２２２との間には部分的に微小な間隙が存在し、治具８１の内部が減圧されることにより、当該間隙を介して基板９の外縁部に沿う補助空間Ｋ１も減圧される。そして、補助空間Ｋ１の減圧に伴って蓋部２５が側壁部２４に密着（吸着）して蓋部２５と側壁部２４との間がシールされ、さらに、蓋部２５が基板９に向けて引っ張られて基板９側に凸となるように撓むことにより、蓋部２５により基板９の裏面９１ｂが当接部２２に向けて付勢される。
【００３７】
治具８１の内部が所定の圧力まで減圧されると、治具８１に設けられる弁を開放することにより内部が大気圧に戻される。これにより、図７に示すように、枠状当接部２１（正確には、枠状部２３）の先端が基板９側に向かうように撓んで当接部２２により基板９の対象面９１ａが蓋部２５に向けて付勢される。このように、蓋部２５および枠状当接部２１が撓むことにより、当接面２２１と対象面９１ａとがＯリング２２２を介して密着して補助空間Ｋ１が密閉状態となり、基板９が枠状当接部２１に対して固定される（ステップＳ１２）。また、基板９上の電極パターン９５と接触子２１１とが確実に接触する。なお、治具８１の内部を大気圧に戻す際に、治具８１を介して枠状部２３が基板９側に軽く付勢されてもよい。
【００３８】
以上の作業により基板９が基板保持装置２にて保持されると、基板保持装置２がメッキ槽４の上方に配置された回転機構３のチャック部３３１に固定される（図１参照）。そして、図示省略の昇降機構が回転機構３を下降させることにより、基板９の対象面９１ａを下方に向けた状態で（いわゆる、フェースダウンの状態にて）基板保持装置２がメッキ液４１中に浸漬される（ステップＳ１３）。基板９は基板保持装置２に対して位置決めされた状態で保持されているため、基板保持装置２を回転機構３に取り付けるのみで、基板９をメッキ槽４内の所定位置に速やかに配置することが可能となる。
【００３９】
基板９の対象面９１ａがメッキ液４１中に浸漬されると、回転機構３による基板保持装置２の回転が開始される。また、電源部５により、対向電極５１と接触子２１１との間に電圧が付与される。その結果、メッキ対象領域９４に酸化亜鉛の微粒子が安定して速やかに電着され、メッキ対象領域９４上に均質な多孔質の半導体層である酸化亜鉛層が短時間にて形成される（ステップＳ１４）。このとき、補助空間Ｋ１が密閉状態とされていることにより、メッキ対象領域９４外の領域や接触子２１１がメッキされてしまうことが防止される。
【００４０】
基板９への酸化亜鉛の薄膜（すなわち、酸化亜鉛層）の形成が完了すると、回転機構３が上昇して基板保持装置２がメッキ液４１中から取り出され、基板保持装置２が回転機構３から取り外される。続いて、外部の装置にて溶媒中に有機色素や金属錯体色素などの色素を分散させた色素液に基板保持装置２が浸漬されることにより、多孔質の酸化亜鉛層に色素が染み込むように吸着され、酸化亜鉛層が太陽電池の光電層（感光層）となる。そして、基板保持装置２を分解することにより、基板９が取り出される。蓋部２５の補助空間Ｋ１に対応する位置には大気開放用の弁が形成されており、当該弁を開放することにより補助空間Ｋ１が大気圧に戻されて基板９を容易に取り出すことが可能とされる。なお、蓋部２５がシート状である場合には、蓋部２５を剥がすのみで補助空間Ｋ１が大気圧に戻されてもよい。光電層が形成された基板９には、後続の工程にて対極導電層を有する対極基板が対向して設けられ、２つの基板間に電解液が注入されて電荷輸送層が形成されることにより色素増感型太陽電池が製造される。
【００４１】
図８は比較例の基板保持装置９９を示す図である。図８の比較例の基板保持装置９９では、側壁部９９１が中心軸Ｊ１に沿う方向に厚くされ、側壁部９９１の内部に押圧部９９２が挿入されて基板９が当接部９９３に向けて押圧される。基板９の対象面９１ａに当接する当接部９９３、および、当接部９９３を側壁部９９１に対して固定する枠状部９９４は、耐薬品性を考慮して樹脂にて形成されるが、図４の当接部２２および枠状部２３に比べて中心軸Ｊ１方向に十分に厚くされるため、当接部９９３および枠状部９９４はほとんど撓むことはない。したがって、基板９が押圧部９９２と当接部９９３との間にて強固に把持される。
【００４２】
ところが、このような基板保持装置９９では、押圧部９９２を基板９に向けて押圧する押圧機構が必要となるため、基板保持装置の製造コストが高くなってしまう。また、既述のように、変形に対する剛性を確保するために、当接部９９３および枠状部９９４は中心軸Ｊ１方向に厚くされる。基板保持装置９９が浸漬されるメッキ液の種類によっては、当接部９９３および枠状部９９４を金属にて形成することも可能であるが、この場合でも、剛性を確保するにはある程度の厚さが必要となる。その結果、基板９の対象面９１ａと基板保持装置９９の底面（すなわち、図８中の下側の面）との間の距離が長くなってしまい、メッキ処理の際にメッキ対象領域の近傍に発生する気泡がそのまま滞留したり、メッキ槽内における噴流の向きによっては乱流が発生して、基板９上に形成される膜の厚さや質の均一性等に影響が生じる場合がある。
【００４３】
これに対し、図３の基板保持装置２では、当接部２２、枠状部２３、側壁部２４および蓋部２５により囲まれる補助空間Ｋ１が減圧されて、枠状部２３および蓋部２５が撓むことにより補助空間Ｋ１が密閉状態となって基板９が枠状当接部２１に対して固定される。これにより、比較例の基板保持装置９９のように押圧機構を用いて基板９を押圧することなく、基板９と当接部２２との間にて密閉性を確保しつつ基板９を保持することができ、基板保持装置２の製造コストを削減することができる。また、基板保持装置２では当接部２２および枠状部２３が中心軸Ｊ１方向に薄くされるため、基板９の対象面９１ａと基板保持装置２の底面（図３中の下側の面）との間の中心軸Ｊ１方向の距離を比較例の基板保持装置９９に比べて短くすることができる（例えば、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下とされる。）。これにより、メッキ処理の際にメッキ対象領域９４の近傍に発生する気泡がそのまま滞留することや、乱流が発生することが抑制され、その結果、基板９上に形成される膜の厚さや質の均一性を向上することができる。
【００４４】
また、基板保持装置２では、基板９の対象面９１ａ上において電極パターン９５が基板９の外縁部の全周に沿って金属により形成され、複数の接触子２１１がほぼ全周に沿って電極パターン９５に当接することにより、メッキ対象領域９４内における電位のばらつきを抑制して、メッキにて形成される膜の厚さのばらつきを低減する（すなわち、膜の厚さの分布を向上する）ことが実現される。
【００４５】
基板保持装置２では、図９に示すように、当接部２２における基板９の中央部側（すなわち、メッキ対象領域９４側）の面である内側面２２４が、対象面９１ａに向かうに従って基板９の外縁部から離れる、すなわち、基板９から離れるに従って（すなわち、図９中の下側に向かうに従って）外側へと広がる傾斜面とされてもよい。この場合、メッキ装置１にて基板保持装置２を用いてメッキ処理が行われる際に、メッキ対象領域９４近傍に気泡が滞留したり、乱流が発生することをさらに抑制することができる。
【００４６】
図１０は接触子の他の例を示す図であり、図１０では１つの接触子２１１ａのみを図示している。図１０の接触子２１１ａでは、基板９の電極パターン９５に当接する部位が櫛形にされており、基板９が基板保持装置２にて保持される際における電極パターン９５と接触子２１１ａとの接触面積が、図２の接触子２１１を用いる場合に比べておよそ１／２に低減される。これにより、接触子２１１ａから基板９に作用する力を低減することができ、当接部２２と基板９との間の密閉性をさらに向上することが実現される。その結果、図１０の接触子２１１ａを有する基板保持装置２では、基板９をより強固に保持することができる。なお、電極パターン９５の電気抵抗は透明導電膜９３に比べて十分に低いため、メッキにて形成される膜の厚さのばらつきが増大することはない。図９の基板保持装置２、および、後述の図１１の基板保持装置２において図１０の接触子２１１ａが用いられてもよい。
【００４７】
図１１は、基板保持装置２の他の例を示す図である。図１１の基板保持装置２では、当接部２２、枠状部２３および側壁部２４が金属等の導電性材料にて支持部２０ａ（の本体）として一体的に形成される。また、接触子２１１は支持部２０ａに接続され、図４の引出線２１２は省略される。支持部２０ａにおいてメッキ処理の際にメッキ液４１に接する面（すなわち、当接部２２の内周面、枠状部２３および側壁部２４の底面、並びに、側壁部２４の外周面）には、フッ素樹脂等の耐薬品性を有する材料にて保護膜２０２（図１１中にて太線にて示す。）が形成される。他の構成は、図３の基板保持装置２と同様である。
【００４８】
メッキ装置１において図１１の基板保持装置２を用いて基板９にメッキ処理を施す際には、接触子２１１が支持部２０ａ、回転機構３の軸部３３およびスリップリング３２を介して電源部５に接続され、対向電極５１と接触子２１１との間に電圧が付与されることにより、基板９のメッキ対象領域９４にメッキ層が形成される。このように、図１１の基板保持装置２では引出線２１２を省略しつつ、接触子２１１を外部の電源部５に接続することが可能とされ、基板保持装置２の構成を簡素化することができる。また、当接部２２、枠状部２３および側壁部２４が支持部２０ａとして一体的に形成されることにより、基板保持装置２の部品点数を削減することができる。なお、メッキ槽４内のメッキ液４１の種類によっては、支持部２０ａにおいて保護膜２０２が省略されてもよい。
【００４９】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る基板保持装置２ａを示す平面図であり、図１３は図１２中の矢印Ｂ−Ｂの位置における基板保持装置２ａの断面図である。図１２では、基板９および蓋部２５を取り除いた状態を示しており、基板９および蓋部２５については二点鎖線にて仮想的に示している。
【００５０】
図１２および図１３に示す基板保持装置２ａでは、枠状当接部２１ａの本体がステンレス鋼等の導電性材料にて形成されるとともに開口２０１を有する板状とされ（すなわち、枠状部のみにて構成され）、図２および図３に示す基板保持装置２における当接部２２、接触子２１１および引出線２１２が省略される。枠状当接部２１ａにおいて、蓋部２５側の面には枠状当接部２１ａの本体よりも比抵抗の小さい金属（例えば、金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等）にて膜２１４（図１２中にて平行斜線を付して示し、図１３中にて太線にて示し、以下、「金属膜２１４」という。）が形成され、基板９の対象面９１ａの電極パターン９５（図５参照）は金属膜２１４に当接する。このように、基板保持装置２ａでは、基板９の電極パターン９５が枠状当接部２１ａと当接する当接領域となっている。
【００５１】
基板保持装置２ａにおいても、側壁部２４の内側面２４１の中心軸Ｊ１に垂直な断面形状が基板９の外形よりも僅かに大きくされ、枠状当接部２１ａ、側壁部２４および蓋部２５により、基板９の側面９２に沿う補助空間Ｋ２（ほぼ環状の空間）が形成される。また、枠状当接部２１ａにおける開口２０１の側面、枠状当接部２１ａおよび側壁部２４における蓋部２５とは反対側の面、並びに、側壁部２４の外側面には、フッ素樹脂等の耐薬品性を有する絶縁性の材料にて保護膜２０３が形成される。なお、基板保持装置２ａにおける保護膜２０３の形成は、フッ素樹脂コーティングや、フッ素樹脂フィルムのマスキングテープを貼付する等により実現される。
【００５２】
基板保持装置２ａにて基板９を保持させつつ基板９上にメッキを行う際には、基板９が基板保持装置２ａ内に配置された後（図６：ステップＳ１１）、補助空間Ｋ２が減圧されて枠状当接部２１ａおよび蓋部２５が撓むことにより、補助空間Ｋ２が密閉状態となって基板９が枠状当接部２１ａに対して固定される（ステップＳ１２）。そして、基板保持装置２ａがメッキ液４１中に浸漬され（ステップＳ１３）、枠状当接部２１ａに対して回転機構３のスリップリング３２および軸部３３、並びに、側壁部２４を介して電源部５により電位が付与されることにより、対向電極５１とメッキ対象領域９４との間に電圧が付与され、基板９のメッキ対象領域９４にメッキ層が形成される（ステップＳ１４）。
【００５３】
以上に説明したように、基板保持装置２ａでは、枠状当接部２１ａの本体が導電性材料にて形成されるとともにメッキ対象領域９４に対応する開口２０１を有する板状とされ、基板９の電極パターン９５が、給電部である枠状当接部２１の蓋部２５側の面に当接する。これにより、図２の基板保持装置２における接触子２１１を省略しつつ、メッキ処理の際に、メッキ対象領域９４に電位を付与することが可能となる。また、枠状当接部２１ａ、側壁部２４および蓋部２５により形成される補助空間Ｋ２が減圧されて枠状当接部２１ａおよび蓋部２５が撓むことにより、補助空間Ｋ２が密閉状態となって基板９が枠状当接部２１ａに対して固定される。このように、基板保持装置２ａでは、押圧機構を用いて基板９を押圧することなく、基板９を保持することができる。
【００５４】
また、枠状当接部２１ａの本体が金属膜２１４を介して基板９上の電極パターン９５に当接することにより、枠状当接部２１ａの本体が電極パターン９５に直接当接する場合に比べて、対象面９１ａ上のメッキ対象領域９４に効率よく電位を付与することができる。さらに、枠状当接部２１ａおよび側壁部２４において、メッキ処理の際にメッキ液４１に接する部位の表面に保護膜２０３が形成されることにより、メッキ処理の際に枠状当接部２１ａおよび側壁部２４がメッキされることを防止することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５６】
基板保持装置２，２ａでは、枠状当接部２１，２１ａおよび蓋部２５の双方が撓むことにより、基板９が枠状当接部２１，２１ａに対して固定されるが、例えば、比較的厚い蓋部が設けられ、補助空間の減圧によって枠状当接部２１，２１ａのみが撓むことにより、基板９が枠状当接部２１，２１ａに対して固定されてもよい。また、基板９の対象面９１ａと基板保持装置２の底面との間の中心軸Ｊ１方向の距離があまり問題とならない場合には、比較的厚い枠状当接部が設けられ、補助空間の減圧によって蓋部２５のみが撓むことにより、基板９が枠状当接部に対して固定されてもよい。すなわち、基板保持装置では、枠状当接部、側壁部および蓋部により形成される空間が減圧されて、枠状当接部および蓋部の少なくとも一方が撓むことが必要となり、これにより、当該空間が密閉状態となって基板９を枠状当接部に対して固定することができる。
【００５７】
また、基板保持装置２，２ａでは、蓋部２５に設けられる大気開放用の弁を介して補助空間Ｋ１，Ｋ２が減圧され、基板９が枠状当接部２１，２１ａに対して固定されてもよい。
【００５８】
さらに、基板保持装置の設計によっては、図１４および図１５に示すように、外形が基板９に対して十分に大きい枠状当接部２１，２１ａが設けられ、蓋部２５ａ，２５ｂにおいて基板９の外側にて枠状当接部２１，２１ａ側へと屈曲する部位を形成することにより、側壁部２４ａ，２４ｂが構成されてもよい。さらに、蓋部は必ずしも基板９の裏面９１ｂの全体を覆う必要はなく、補助空間が閉塞されるのであるならば、基板９の外縁部に沿う枠状であってもよい。
【００５９】
図４の基板保持装置２の当接部２２では、Ｏリング２２２以外にリップシール等の他のパッキン（可塑性を有するものでもよい。）が用いられてもよい。この場合に、当接面２２１上において内縁部および外縁部にシール用の２つの枠状の部材をそれぞれ設けて、基板９と当接部との間の密閉性がさらに向上されてもよい。また、当接部２２の当接面２２１や図１３の枠状当接部２１ａにおける蓋部２５側の面に微細な溝が形成されて、基板９と枠状当接部２１，２１ａとの間のシールが実現されてもよい。
【００６０】
上記第２の実施の形態において、枠状当接部２１ａの製造コストの上昇が許容される場合には、枠状当接部２１ａが耐薬品性を有する導電性の樹脂にて形成されてもよい。また、図１２の基板保持装置２ａでは、枠状当接部２１ａにおいて蓋部２５側の面の全体に金属膜２１４が形成されているが、例えば、当該面上において電極パターン９５に当接する領域においてのみ金属膜２１４が形成されてもよい。すなわち、枠状当接部２１ａにおいて、基板９のメッキ対象領域９４に効率よく電位を付与するという観点では、電極パターン９５に当接する部位の表面に本体よりも比抵抗の小さい金属膜が形成されることが重要となる。
【００６１】
基板９の対象面９１ａ上において、必ずしもメッキ対象領域９４の全体にメッキによる一様な膜が形成される必要はなく、例えば、メッキ対象領域内において絶縁材料によるパターンが形成されている状態でメッキ処理が行われてもよい。この場合、当該パターンの領域にはメッキによる膜が形成されない。また、電極パターン９５は、必ずしも基板９の外縁部の全周に沿って一連の枠状として形成される必要はなく、基板９の外縁部のほぼ全周に沿って形成されるのであるならば、基板９の角部の近傍等にて省略されていてもよい。さらに、基板９上に形成される膜の厚さのばらつきの許容範囲によっては、基板９の外縁部の一部においてのみ電極領域である電極パターンが形成されてもよく、透明導電膜上の領域がそのままの状態で電極領域とされてもよい。
【００６２】
上記実施の形態では、酸化亜鉛の微粒子を基板９に電着させることにより多孔質の酸化亜鉛層が形成されるが、例えば、亜鉛イオンおよびテンプレート化合物（典型的には色素）を含むメッキ液にて電析を行うことにより酸化亜鉛層が形成されてもよい。この場合、例えば、電析後に酸化亜鉛層からテンプレート化合物を脱着させることにより、多孔質の酸化亜鉛層が形成される（前掲の特許文献２参照）。このように、メッキ装置１におけるメッキは電着であってもよく電析であってもよい。また、上記電析により酸化亜鉛層を形成する手法においても、基板９をその主面に垂直な軸を中心に回転しつつメッキを行うことにより、均質化された酸化亜鉛層を短時間に形成することが実現される。
【００６３】
基板保持装置２，２ａは、メッキ処理を行う際に基板保持装置２，２ａを回転するメッキ装置以外に、例えば、メッキ液の一定な流れを形成したメッキ槽中に基板保持装置を浸漬してメッキを行う、いわゆるフロー型のメッキ装置にて用いられてもよい。
【００６４】
メッキ装置の設計によっては、基板保持装置２，２ａにて保持される基板９の対象面９１ａ（の法線）が上方や水平方向を向くようにして、基板保持装置２，２ａおよび基板９がメッキ液中に浸漬されてもよい。基板保持装置２，２ａでは、枠状当接部２１，２１ａと基板９との間にて高い密閉性が確保されていることにより、メッキ液中にて基板９がどのような向きで保持される場合であっても、メッキを行う際にメッキ対象領域９４外の領域や接触子２１１がメッキされてしまうことを防止することができる。
【００６５】
色素増感型太陽電池の製造に用いられる基板９は必ずしもガラスの基板である必要はなく、例えば、透明な樹脂にて形成される基板であってもよい。また、基板保持装置では、円板状の基板が保持対象とされてもよく、この場合、環状の枠状当接部が設けられる。基板保持装置２，２ａを有するメッキ装置は色素増感型太陽電池の製造以外の他の用途に用いられてもよく、メッキ装置では、半導体基板やプリント配線基板等、様々な種類の基板を処理の対象物とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】メッキ装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る基板保持装置を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る基板保持装置の断面図である。
【図４】枠状当接部近傍を拡大して示す断面図である。
【図５】基板の対象面を示す図である。
【図６】基板上にメッキを行う処理の流れを示す図である。
【図７】補助空間の減圧後の基板保持装置を示す図である。
【図８】比較例の基板保持装置を示す図である。
【図９】基板保持装置の他の例を示す図である。
【図１０】接触子の他の例を示す図である。
【図１１】基板保持装置のさらに他の例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る基板保持装置を示す平面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る基板保持装置の断面図である。
【図１４】基板保持装置のさらに他の例を示す図である。
【図１５】基板保持装置のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    メッキ装置
２，２ａ    基板保持装置
４    メッキ槽
５    電源部
８    減圧機構
９    基板
２０，２０ａ    支持部
２１，２１ａ    枠状当接部
２２，２２ａ    当接部
２３    枠状部
２４，２４ａ，２４ｂ    側壁部
２５，２５ａ，２５ｂ    蓋部
４１    メッキ液
５１    対向電極
９１ａ    対象面
９１ｂ    裏面
９２    側面
９３    透明導電膜
９４    メッキ対象領域
９５    電極パターン
９６    当接領域
２０１    開口
２０３    保護膜
２１１，２１１ａ    接触子
２１４    金属膜
２２４    内側面
Ｋ１，Ｋ２    補助空間
Ｓ１１〜Ｓ１４    ステップ
【図１】
2008202103.tif 000003
【図２】
2008202103.tif 000004
【図３】
2008202103.tif 000005
【図４】
2008202103.tif 000006
【図５】
2008202103.tif 000007
【図６】
2008202103.tif 000008
【図７】
2008202103.tif 000009
【図８】
2008202103.tif 000010
【図９】
2008202103.tif 000011
【図１０】
2008202103.tif 000012
【図１１】
2008202103.tif 000013
【図１２】
2008202103.tif 000014
【図１３】
2008202103.tif 000015
【図１４】
2008202103.tif 000016
【図１５】
2008202103.tif 000017