(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理面のうち周辺部をマスク部材でマスクし、メッキ槽に基板の処理面を向けた姿勢でメッキ処理を施す基板メッキ装置において、
前記マスク部材と前記メッキ槽とをほぼ同じ内径に構成するとともに、
前記メッキ槽のマスク部材に対向する内壁縁と、前記マスク部材の前記基板処理面に当接する内周縁とで形成される開口部からメッキ液が流出するように構成した排出流路を備え、
前記排出流路は、前記メッキ槽の側壁端面に、内壁縁から外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面を備えるとともに、前記マスク部材の前記メッキ槽の側壁端面に対向する面に、内周縁から外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面を備えていることを特徴とする基板メッキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板メッキ装置において、
前記マスク部材は、硬質塩化ビニル、硬質フッ素樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかで構成され、平面視環状で基板の処理面側に突出した当接部を内周部に備え、この当接部のみで基板の処理面のうち周辺部をシールすることを特徴とする基板メッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板など（以下、単に基板と称する）に対して電解メッキによるメッキ処理を施す基板メッキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の基板メッキ装置として、例えば、図４に示すような構成が挙げられる。なお、以下の説明では、硫酸銅をメッキ液として、配線用の銅をメッキする装置を例に採って説明する。基板Ｗは、その処理面Ｗｓのうち周辺部をメッキ液に触れないようにするためのシール部材を備えたマスク部材１０３でマスクし、メッキ液を貯留しているメッキ槽１０１に対して基板Ｗの処理面Ｗｓを向けた姿勢で開口部１０２に保持されている。マスク部材１０３には、基板Ｗに電気的に接続された陰電極、すなわちカソードが、メッキ槽１０１の底部には、陽電極、すなわちアノード１０４がそれぞれ配設されているとともに、前記カソードとアノード１０４とは電源ユニット１０５によって接続されている。そして、カソードとアノード１０４との間で電流が流れるように給電する給電手段の機能を、電源ユニット１０５は果たしている。なお、アノード１０４はメッキ液Ｌに対しては不溶性の陽電極で形成されている。
【０００３】
また、メッキ槽１０１の底部には、図示を省略するタンクからメッキ液Ｌをメッキ層１０１に供給して基板Ｗの処理面Ｗｓに向けて噴出するノズル１０６が配設されている。上記の構成を有することによって、電源ユニット１０５がカソードとアノード１０４とに給電している状態で、基板Ｗの処理面Ｗｓに向かう流れをメッキ槽１０１のメッキ液Ｌに与えつつメッキ処理を施すものが挙げられる。
【０００４】
このような装置では、メッキ槽１０１の底部から基板Ｗの処理面Ｗｓにまで上昇されたメッキ液Ｌを回収するために、マスク部材１０３の下面とメッキ槽１０１の側壁上面とから構成され、ほぼ水平方向に排出するように構成された排出流路１０７を通して排出するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は処理開始時、基板Ｗを接液させるときマスク部材１０３が先に接液するためにマスク部材１０３の内周端面と基板Ｗの処理面Ｗｓとからなる角部１０８付近においてエアーが抜けにくく滞留が生じ、基板Ｗの処理面外周部における膜厚均一性が悪化するなどの処理ムラが生じるという問題がある。
【０００６】
また、メッキ液Ｌが硫酸銅（CuSO4）溶液の場合を例に採って説明すると、アノード１０４は陽電極なので、硫酸銅溶液中のマイナスイオンであるSO42-と硫酸銅溶液中の水（H2O）とがアノード１０４側で反応して、酸素ガス（O2）Ｇが、図４のようにアノード１０４から発生する。よって処理中は、酸素ガスＧがメッキ層１０１の底部から上部へと上昇してゆき、やがては角部１０８付近に滞留してしまう。
【０００７】
さらに、メッキ処理の後には、一般的に基板Ｗを回転させてメッキ液Ｌを振り切る処理を行うが、上述したような角部１０８にメッキ液Ｌがたまるので完全に振り切ることができないという問題がある。このように角部１０８にメッキ液Ｌが残ると、メッキ槽１０１内のメッキ液Ｌが減少するし、マスク部材１０３と基板Ｗとを分離した際に、残っていたメッキ液Ｌがマスクしていた周辺部に浸出して汚染するという問題がある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、メッキ液の排出流路を工夫することにより、メッキ液の滞留を抑制して処理ムラを防止するとともに、メッキ液残りに起因する基板の汚染を防止することができる基板メッキ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の基板メッキ装置は、基板の処理面のうち周辺部をマスク部材でマスクし、メッキ槽に基板の処理面を向けた姿勢でメッキ処理を施す基板メッキ装置において、前記マスク部材と前記メッキ槽とをほぼ同じ内径に構成するとともに、前記メッキ槽のマスク部材に対向する内壁縁と、前記マスク部材の前記基板処理面に当接する内周縁とで形成される開口部からメッキ液が流出するように構成した排出流路を備え、前記排出流路は、前記メッキ槽の側壁端面に、内壁縁から外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面を備えるとともに、前記マスク部材の前記メッキ槽の側壁端面に対向する面に、内周縁から外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の基板メッキ装置は、請求項１に記載の基板メッキ装置において、前記マスク部材は、硬質塩化ビニル、硬質フッ素樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかで構成され、平面視環状で基板の処理面側に突出した当接部を内周部に備え、この当接部のみで基板の処理面のうち周辺部をシールすることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、マスク部材とメッキ槽との内径が同じにされているので、基板のマスク部材でマスクされていない処理面において、均一な電界を得ることができる。さらにメッキ槽のマスク部材に対向する内壁縁と、マスク部材の基板処理面に当接する内周縁とにわたる開口部を有し、メッキ槽の側壁端面に形成された傾斜面と、マスク部材のメッキ槽の側壁端面に対向する面に形成された傾斜面とでメッキ液を排出可能な排出流路を備え、排出流路が傾斜面で構成されているので、基板の処理面で側方に向きを変えたメッキ液の流れが基板周辺でも妨げられることがなく、メッキ液を円滑に排出流路に向かわせることができる。その結果、処理初期のエア抜きや処理液の滞留を防止できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、硬質塩化ビニル、硬質フッ素樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかからなる内周部の当接部でシールすることにより、軟質のゴム材などのシール部材が不要となるので、内周部における当接部の大きさを抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１及び図２は本発明の一実施例に係り、図１は実施例に係る基板メッキ装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は排出流路を示す縦断面図である。
【００１４】
基板Ｗは、図示しないシード層が形成された処理面Ｗｓを下方に向けてスピンベース１によって水平姿勢となるように保持されている。このスピンベース１は、平面視環状を呈するマスク部材３と、このマスク部材３の上部に連結された３本（図示の関係上２本だけを示す）の支柱５と、これら３本の支柱５が連結された中空の回転軸７とを備えている。
【００１５】
回転軸７は、図１に示すような高さの待機位置と、この待機位置よりも下方に位置する処理位置とにわたって図示しない昇降機構により昇降駆動される。また、図示しない回転駆動機構によって鉛直軸回りに回転駆動される。
【００１６】
マスク部材３は、内周側に開口したスリット状の電極取り付け穴３ａと、この電極取り付け穴３ａよりも内周側の位置で中心に向かって突出した内周凸部３ｂと、この内周凸部３ｂの上面に突出して形成された当接部３ｃと、基板Ｗの処理面に当接する円形状の内周縁３ｅから基板Ｗの外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面３ｄを備えている。また、電極取り付け穴３ａの開口側は、外周側（図２中右側）よりも開口面積が大きく形成されている。
【００１７】
上述したマスク部材３は、硬質部材で構成することが好ましい。硬質部材としては、例えば、硬質塩化ビニル、硬質フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。なお、当接部３ｃの当接面は、基板Ｗの処理面との密着性を高めるために研磨しておくことが好ましい。
【００１８】
マスク部材３の電極取り付け穴３ａには、基板Ｗの処理面Ｗｓ側に形成されているシード層に当接して負電圧を印加するためのカソード電極９が取り付けられている。これは基板Ｗのシード層に確実に当接するように、内周側が僅かに上方に向かって傾斜するように成形されているとともに、内周側が櫛形に形成されている。
【００１９】
なお、上述したように電極取り付け穴３ａの内周側は外周側よりも開口面積が大きくされているので、カソード電極９を取り付けると内周側が上方に傾斜し、基板Ｗのシード層に確実に当接するようになっている。
【００２０】
スピンベース１の内部には、基板Ｗの非処理面にあたる裏面周辺部を押圧する押圧部材１１が配備されている。この押圧部材１１は、回転軸７に沿って昇降可能および回転自在に構成されている。また、押圧部材１１は、平面視円形状の当接部材１３を備え、その下面周辺部には下方に突出した環状の押圧部１３ａが形成されている。直接的には、この押圧部１３ａがスピンベース１内に搬入された基板Ｗをマスク部材３に対して押圧して基板Ｗを挟持する。
【００２１】
スピンベース１の下方には、基板Ｗの直径よりもやや小径であって、マスク部材３と内径がほぼ等しいメッキ槽１５が備えられ、このメッキ槽１５を囲うように回収槽１７が配備されている。メッキ槽１５の底面には開口部１５ａが形成されており、その周囲には正電圧を印加するためのアノード電極１９が配設されている。このアノード電極１９は、例えば、外観形状が環状になっている。回収槽１７からメッキ槽１５の開口部１５ａには配管２１が連通接続されており、配管２１に取り付けられたポンプ２３によって回収槽１７のメッキ液Ｌがメッキ槽１５の上方に向けて循環供給されるようになっている。
【００２２】
メッキ槽１５の側壁１５ｂは、マスク部材３に対向する上端である側壁端面にその上面が側壁１５ｂの内周壁１５ｄより外側に向かって下向きに傾斜した傾斜面１５ｃを備えている。また、上述したマスク部材３の傾斜面３ｄは、側壁１５ｂの傾斜面１５ｃに対向する下面に、外側に向かって下向きに傾斜して形成されているとともに、メッキ槽１５の傾斜面１５ｃを考慮して、図２に示すように処理位置にスピンベース１が下降した際に、マスク部材３の内周縁３ｅと側壁１５ｂの内壁縁１５ｄが平面視で重なる位置で、傾斜面３ｄ，１５ｃ同士がほぼ平行になるように構成されている。このように傾斜面３ｄ，１５ｃにより、メッキ槽１５の内壁最端部から基板Ｗの処理面Ｗｓ近くにわたって開口した開口部２５が構成される。この開口部２５から外側に向かってメッキ液Ｌが流出するように傾斜面３ｄ，１５ｃにより排出流路２７が構成される。
【００２３】
次に、上述したように構成された基板メッキ装置の動作について詳細に説明する。
【００２４】
まず、図１に示す待機位置にスピンベース１が位置し、押圧部材１１が上昇位置にある状態で、図示しない基板搬送機構がスピンベース１内に基板Ｗを搬入する。スピンベース１内に基板Ｗが搬入されると、基板Ｗの処理面Ｗｓが下向きの姿勢で基板Ｗをマスク部材３に向けて下降させ、基板Ｗをマスク部材３の当接部３ｃの上に載置する。このとき基板Ｗの処理面Ｗｓにはカソード電極９が当接している。
【００２５】
次に、押圧部材１１を基板Ｗの非処理面に向けて下降させ、その下面に形成されている押圧部１３ａが基板Ｗの非処理面に当接するまで下降させる。これとともに押圧部材１１を付勢して、一定圧力で基板Ｗを押圧する。
【００２６】
そして、スピンベース１を回転させながら、図２に示すように基板Ｗごと処理位置にまで下降させるとともに、ポンプ２３を作動させてメッキ槽１５のメッキ液Ｌを基板Ｗの処理面Ｗｓに向けて流動させる。さらに、カソード電極９とアノード電極１９とに所定時間通電してメッキ処理を施す。
【００２７】
このときメッキ液Ｌは、メッキ槽１５の底部から上方に向かって円滑に流動され、メッキ槽１５から溢れて回収槽１７に回収される。つまり、メッキ液Ｌは図２中に実線矢印で示すように、基板Ｗの処理面Ｗｓに沿って横方向に向かった後、開口部２５を通って回収槽１７に流れ込む。メッキ処理中は、マスク部材３の内周縁３ｅと側壁１５ｂの内壁縁１５ｄが平面視で重なる位置、すなわち、マスク部材３とメッキ槽１５とがほぼ同じ内径に形成されているので、基板Ｗの処理面に均一な電界を与えることができる。
【００２８】
排出流路２７の開口部２５は、基板Ｗの処理面Ｗｓの直近に開口して、従来装置のようにマスク部材３と基板Ｗとに角部が存在しない。そのためメッキ液Ｌが円滑に排出流路２７から回収槽１７に流れ込む。また、基板Ｗが処理位置にまで下降されるとともに、メッキ液Ｌの上面と基板Ｗとの間のエアーが円滑に傾斜面３ｄに沿って排出される。また、硫酸銅によるメッキ液Ｌと不溶性のアノード電極１９を用いた場合は、メッキ処理中に、酸素ガス等の気泡が発生しても、円滑に排出流路２７へ導かれる。
【００２９】
したがって、メッキ液Ｌを円滑に排出流路２７に向かわせることができるので、メッキ液Ｌやエアーが滞留することを防止できる。メッキ処理後は、基板Ｗを上昇させ基板Ｗを回転させてメッキ液Ｌを振り切る。この際、付着しているメッキ液Ｌは、遠心力で外周へ移動し、マスク部材３の傾斜面３ｄに案内されて除去される。その結果、メッキ液Ｌ残りに起因する基板Ｗの汚染を防止することができるようになっている。
【００３０】
また、本実施例装置では、上述したように硬質部材でマスク部材３を構成している。これによりマスク部材３に軟質のゴム材などのシール部材が不要となるので、従来では、当接部３ｃにシール部材を配置する空間の必要性から大きく形成されるのに対してマスク部材３の内周部における当接部３ｃの大きさを小さくできる。したがって、基板Ｗの処理面Ｗｓ外周部から中心側に当接部３ｃが突出する距離を短くすることができ、基板Ｗの処理面Ｗｓにおいてメッキ処理を施すことができる有効処理面の面積を大きくすることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述したような開口部２５を備えた排出流路２７だけに限定されるものではなく、図３に示すように変形実施が可能である。
【００３２】
すなわち、排出流路２７Ａに備えられたマスク部材３の下面に形成する傾斜面３ｄと、メッキ槽１５の側壁上面に形成する傾斜面１５ｃとを、直線的な傾斜面でなく円弧状を呈する形状にする。これによりマスク部材３の傾斜面３ｃと基板Ｗの処理面Ｗｓとがなす角度がより小さくなってメッキ液Ｌの流れがさらに円滑になる。
【００３３】
また、実施例装置では、直線状または円弧状の傾斜面を備えた排出流路を例に採って説明したが、例えば、上述した排出流路から直線的に下方に向かう流路を設けて、この流路を介して回収槽１７に排出させるようにしてもよい。
【００３４】
また、本発明は、マスク部材３とメッキ槽１５の内径をほぼ同じにするとともに、メッキ槽１５の内壁最上部から基板の処理面近くにわたって開口した流路からメッキ液を排出する構成であれば上述した作用・効果を奏する。したがって、上述した形状の排出流路２７，２７Ａ、マスク部材３、メッキ槽１５の形状に限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、マスク部材とメッキ槽とをほぼ同じ内径にすることによりメッキ槽内における基板の処理面に対する電界が均一化される。しかも、メッキ槽の内周壁から基板の処理面にわたる開口部を有し、メッキ槽の側壁端面に形成された傾斜面と、マスク部材のメッキ槽の側壁端面に対向する面に形成された傾斜面とでメッキ液を排出可能な排出流路を備えているので、従来装置に比較して角部が存在しない。そのため基板の処理面で側方に向きを変えたメッキ液の流れが妨げられることない。したがって、メッキ液を円滑に排出流路に向かわせることができるので、メッキ液やエアーが滞留することを防止でき、基板周辺部の処理が良好に行われる。その結果、基板処理面を均一的に処理できる。また、メッキ液残りに起因する基板の汚染を防止することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明によれば、軟質のゴム材などのシール部材が不要となるので、内周部における当接部の大きさを小さくできる。したがって、基板の処理面外周部から中心側に当接部が突出する距離を短くすることができ、基板の処理面においてメッキ処理を施すことができる有効処理面の面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例に係る基板メッキ装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】  排出流路を示す縦断面図である。
【図３】  排出流路の変形例を示す縦断面図である。
【図４】  従来例に係る基板メッキ装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｗ  …  基板
１  …  スピンベース
３  …  マスク部材
３ａ  …  電極取り付け穴
３ｂ  …  内周凸部
３ｃ  …  当接部
３ｄ  …  傾斜面
３ｅ  …  内周縁
５  …  支柱
９  …  カソード電極
１１  …  押圧部材
１３  …  円形部材
１３ａ  …  押圧部
１５  …  メッキ槽
１５ａ  …  開口部
１５ｂ  …  側壁
１５ｃ  …  傾斜面
１５ｄ  …  内壁縁
１７  …  回収槽
２５  …  開口部
２７  …  排出流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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