(57)【要約】【課題】動作を簡略化すると共に部品数を低減することにより、低コストのディップ方式のメッキ装置を提供する。【解決手段】側面部に開口部を有するメッキ槽、該開口部を塞ぐ形態で押し付けられ、引き離される被メッキ物を保持する基板ステージからなるメッキユニットあるいはメッキ装置であって、該基板ステージはその裏側中心を該基板ステージ半径より長い回転アーム部組と球面軸受けを介し連結され、該回転アーム部組の回転により回転かつ水平方向移動させられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面部に開口部を有するメッキ槽、該開口部を塞ぐ形態で押し付けられ、引き離される被メッキ物を保持する基板ステージからなるメッキユニットにおいて、該基板ステージはその裏側中心を該基板ステージ半径より長い回転アーム部組と球面軸受けを介し連結され、該回転アーム部組の回転により回転かつ水平方向移動させられることを特徴とするメッキユニット。
【請求項２】
請求項１において、前記基板ステージと前記回転アーム部組とを板バネで結合したことを特徴とするメッキユニット。
【請求項３】
請求項２に規定する複数個のメッキユニットを有し、各メッキユニットに設けた複数の該回転アーム部組を連結し同一アクチュエータにより該複数の回転アーム部組が同時に回転動作させられることを特徴とするメッキ装置。
【請求項４】
請求項３において、前記アクチュエータが空気圧アクチュエータからなり、回転動作の少なくとも一方向の終了段階においてショックアブソーバで回転速度を落とすことを特徴とするメッキ装置。
【請求項５】
請求項４において、前記球面軸受けを前記回転アーム部組に固定されたエアシリンダの伸長部先端に固定することを特徴とするメッキ装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかにおいて、前記各々のめっき槽に設置された複数個のメッキ液攪拌部材が同一のアクチュエータにより動作させられことを特徴とするメッキ装置。
【請求項７】
側面部に開口部を有するメッキ槽、該開口部を塞ぐ形態で押し付けられ、引き離される被メッキ物を保持する基板ステージからなるメッキユニットによるメッキ方法において、該基板ステージはその裏側中心を該基板ステージ半径より長い回転アーム部組と球面軸受けを介して連結され、該回転アーム部組の回転により前記開口部に押し付けられ、引き離されることを特徴とするメッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板、特に半導体基板上にメッキを施すメッキ装置およびメッキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メッキ装置において膜厚分布の均一性に優れ、メッキ液中の気泡によるメッキ欠けが発生しにくい方式として、被メッキ物をメッキ液中に垂直に設置するディップ方式が知られている。
しかし、このディップ方式は自動化する時、構造が複雑となり、自動化が難しい欠点がある。
【０００３】
先に、発明者等は、その解決策として特許文献１を提案し、優れた特性を持つ、ディップ方式の自動メッキ装置を提供した。
【０００４】
本装置の実施例は、たとえば半導体ウエハにメッキ膜を形成するにあたり、半導体ウエハをカセットからロボットで取り出しメッキユニットの基板ステージ上に水平に載せ、真空吸着する。この基板ステージを回転し垂直に立て、走行させ、半導体ウエハをメッキ槽の開口部を塞ぐように押し付け、その後、メッキ槽内にメッキ液を流入し、半導体ウエハの片面に接触させ、メッキを行う。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４００９９号公報（特願平１１−３２７１０１号）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の装置の課題は、基板ステージが回転、走行、押し付けと３種の動作を必要とするため、回転用サーボモータ系、走行用サーボモータ系、ウエハ押し付け用エアシリンダ系を備える。
特に、複数のメッキユニットをもつメッキ装置の場合には個々の基板ステージごとに、上述の系を必要とするため、高コストの一因となる。
【０００７】
本発明は、動作を簡略化すると共に部品数を低減することにより、低コストのディップ方式のメッキ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前回の提案に対し、基板ステージの動作中、ステージを水平から垂直に回転させる際、回転だけでなくステージを所定の距離水平方向に移動させ位置決めさせることができれば上記走行動作を省略できる。これにより、走行用のサーボモータが不要となると共に、制御が簡単になる。
また、複数の基板ステージを同一のアクチュエータで回転させることができれば、部品数を低減でき、かつ制御も簡単となる。
【０００９】
本発明は、具体的に次に挙げる装置、方法を提供する。
本発明は、基板ステージをその裏側に連結した回転アームで回転させる構造としている。すなわち、該回転アームはその下端を回転軸とし上部で球面軸受けを介しステージの裏面中心と連結しているため、回転アームを回転させることにより、ステージを水平から垂直に回転させると同時に所定の距離水平移動させることができる。
【００１０】
この際、９０度回転時のステージ水平方向移動距離はアームの長さ及びステージとアーム間の距離に比例するため、それらを適切な値に設定することにより、所望の水平移動距離を得ることができ、ステージの位置決めができる。
ここでステージをアームと平行状態を維持したままスムーズに回転させるためにアームに球面軸受け以外に支柱を固定しておき、それらも介しステージを押すことが望ましい。
また、回転時、ステージがメッキ槽に接触しないように、アームの回転軸から球面軸受け取付け部までの長さをステージの半径以上にしておくことが望ましい。
【００１１】
本発明はさらに、ステージ裏面中心を球面軸受けで押すことによりステージをメッキ槽に押し付ける時、ステージが前後方向には自由度を持つが円周方向に回転しないように、広くかつ薄い板バネでアームとステージ裏面を結合する構造とする。
本発明はさらに複数のメッキユニットを持つメッキ装置において、１個のアクチュエータで複数個のステージを回転させることにより、部品数の低減、および制御の簡略化を図ることにある。
このため、複数の基板ステージに取り付けた複数の上記回転アームの回転軸を一本のシャフトで形成し、その一端をアクチュエータにより回転駆動させる構造とする。
【００１２】
本発明はさらに、複数のステージを同時に垂直な位置に持ってきて、その後メッキ槽に押し付ける時、各々のステージが均一にメッキ槽に押し付けられるように、各ステージの裏面中心を球面軸受けを介しエアシリンダの伸長で押し付ける構造とする。
本発明はさらに、メッキ槽中のメッキ液を攪拌させるため、各々のめっき槽にスキージを設置しておき、これら複数のスキージを一個のモータで動作させる構造とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照し説明する。
図１は、本発明による一実施例のメッキユニット１００を示す。尚、実施例では複数個のメッキユニットから１つのメッキ装置が構成されるとしているが、メッキユニットが１つの場合は、メッキユニットをメッキ装置を読み替えるものとする。図において、メッキユニットは、メッキ槽１および基板ステージ２から構成される。メッキ槽１は樹脂製で長方形体に形成されており、側面部４１に円形開口部３が設けられる。またメッキ槽１は、その内部に間仕切り板４２を有し、槽内は二つに区分され、一方の部屋にメッキ液の導入管４３が、他方の部屋にその排出管４４が接続される。メッキ液は、円形開口部が基板により塞がれる時、間仕切り板を溢れるように満たされる。
【００１４】
また、メッキ槽１内にはメッキ液攪拌部材（スキージ）４５が設置され動力により、基板面４に平行に繰り返し往復運動しメッキ液を攪拌する。
基板ステージ２は、基板４の真空保持機構を有しており、その裏側を回転アーム５とエアシリンダ９を介し連結された球面軸受け６および回転アーム５に固定された支柱７、７´を介し回転アーム５により水平から垂直に回転させられる。水平状態を点線で示し、垂直状態を実線で示す。球面軸受け６は基板ステージ２の裏側中心に設置されている。
【００１５】
ここで回転アーム５は下端に回転軸８を上方に球面軸受け６を配置しているため、その間の長さ、回転アームと基板ステージの距離、回転軸の位置を適切に設定することにより、基板ステージは回転で垂直になる時の位置を上記メッキ槽の開口部に対し正確にきめることができる。
【００１６】
基板ステージを垂直にした後、回転アームに固定された動力源であるエアシリンダ９を伸長させその先端の球面軸受けで基板ステージ２をメッキ槽１の開口部３を塞ぐように押し付ける。
基板ステージ２の裏側とエアシリンダ９の伸長部３０は広く薄い板ばね１０で結合されている。これは基板ステージが円周方向に回転しずれることを防止すると共に、エアシリンダ９の伸長で球面軸受け６を介し押出された時、基板ステージが中心対称に前後に振れる自由を確保しておき、均一にメッキ槽１の円形開口部３に押し付けられるようにするためである。
【００１７】
図２は、本実施例になる２個のメッキユニットからなるメッキ装置２００の正面図を示す。
２個の基板ステージ２、２２は、それぞれの回転アーム５、５５の回転軸を一本のシャフト１１で共有し、そのシャフトの一端をエアアクチュエータ１２で回転駆動する構造としている。これにより、一個のエアアクチュエータで、二個の回転アーム５、５５及び基板ステージ２、２２を同時に回転させることができる。
【００１８】
また、回転アーム５、５５の回転後半段階でアームの回転速度をゆるやかにするため、ショックアブソーバ１３を設置している。これは回転シャフト１１にＬ字型部材１４を取り付けて、この部材が回転終了近い時点でショックアブソーバ１３を押し回転速度を落とす。図３は、図２のショックアブソーバ部の側面図を示す。垂直から水平に回転してきた時に、ショックアブソーバ１３が、水平から垂直に回転した時にショックアブソーバ１５が働く構造としている。１６及び１７は水平及び垂直位置決め用のボルトである。
【００１９】
図４は、本発明になる二個のメッキユニットからなるメッキ装置のスキージ駆動部をしめす。
一個のモータ１７で円盤１８を回転させ、この周辺領域に固定したカムフォロワ１９の動きに追随し、縦長の溝２０を有するカム２１が左右に往復運動をする。これに二つのめっき槽用スキージ取付け金具２２、２３を連結する構造としている。これにより、一個のモータで二つのめっき槽のメッキ液攪拌部材スキージ４５を左右に往復運動させている。
【００２０】
本実施例において、回転アームが、その下端を回転軸とし上側で球面軸受けを介しステージの裏面中心を押すことにより、ステージを水平から垂直に回転させると同時に所定の距離前進させる。これにより、走行動作が不要となり、部品数の低減、制御系の簡略化ができ、コストが低減できる。
本実施例はさらに、基板ステージと回転アームを、広くかつ薄い板バネで結合することにより、ステージを球面軸受けを介しメッキ槽に押し付ける時、ステージが前後方向には自由度を持つが円周方向に回転しないため、均一にかつ円周方向のずれがなく押し付けることができる。
【００２１】
さらに本実施例は複数のメッキユニットを持つメッキ装置において、同一のアクチュエータで複数個のステージを同時に回転させるため、部品数の低減、および制御の簡略化ができ、コストを低減できる。
本実施例はさらに、複数のステージを同時に垂直な位置に持ってきて、その後メッキ槽に押し付ける時、各ステージが個別にエアシリンダでメッキ槽に押し付けられるため、それぞれが均一に押し付けられる。
【００２２】
本実施例はさらに回転シャフトにＬ字型部材を取り付けて、この部材が回転動作後半でダンパーを押し回転速度をゆるやかにし、ショックを吸収するため、たとえエアアクチュエータを使用した時でも、ゆるやかに回転動作が終了する。
本実施例はさらに、各々のめっき槽に設置された複数のスキージを同一のモータで動作させメッキ液を攪拌させるため、部品数の低減、および制御の簡略化ができ、コストを低減できる。
以上、本実施例を一実施例について説明したが、本発明は必ずしも実施例の内容に限るものではない。
【００２３】
メッキ方式としては、側面側に開口部を持つめっき槽と、基板ステージを持てば、実施例に示した無電解メッキのほか、めっき槽の中にアノード板を持ち、メッキ液中でアノードと基板間に電界をかける電解メッキも含まれる。
また、複数の回転アームを一個のアクチュエータで駆動する方式として、実施例に示した複数の回転アームの回転軸を一本のシャフトで共用し、それを直接アクチュエータで回転させる方式の他、該シャフトを離れた位置に設定したアクチュエータでタイミングベルトを介し回転させる方式をも含まれる。この方式では、連結したメッキユニットを多数配置したメッキ装置でアクチュエータの配置位置を自由に決定できるため、全体のレイアウトをコンパクトにできる。
【００２４】
また、複数の回転アームを一個のアクチュエータで駆動する方式として、回転軸はそれぞれ独立し、それ以外の個所で、複数のアームを連結し、その連結部材をアクチュエータで駆動する方式をも含まれる。
また、回転アームで基板ステージを回転させ垂直に立て、その後、めっき槽の開口部に押し付ける方法として、実施例に示した回転アームにエアシリンダを取り付け球面軸受けを先端に固定した伸長部を押出す方式の他、回転アームに球面軸受けを直接取り付けておき、回転アームの回転だけで基板ステージをめっき槽開口部に押し付ける方式も含まれる。この場合、部品数を、更に低減でき、更なるコスト低減が図れる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、動作を簡略化すると共に部品数を低減し、低コストのディップ方式のメッキユニット、メッキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるメッキユニットの構成を示す図。
【図２】２つのメッキユニットからなるメッキ装置の正面図。
【図３】図２のショックアブゾーバ部の側面図。
【図４】２つのメッキユニットからなるメッキ装置のスキージ駆動部の構成を示す図。
【符号の説明】
１…メッキ槽、２…基板ステージ、３…円形開口部、４…基板、５…回転アーム、６…球面軸受け、７、７´…支柱、８…回転軸、９…エアシリンダ、１０…板ばね、４１…側面部、４２…間仕切り板、４３…メッキ液の導入管、４４…メッキ液の排出管、４５…メッキ液攪拌部品（スキージ）、１００…メッキユニット、２００…メッキ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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