JP2008174818A - 基板保持装置およびメッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ装置に用いられる基板保持装置において、矩形の基板の主面上に設定された矩形のメッキ対象領域の周囲に当接する枠状当接部と基板との間の密閉性を向上する。
【解決手段】基板保持装置２は、基板９の対象面９１上のメッキ対象領域の周囲に矩形の枠状のシール部２２２を介して当接する枠状当接部２２、対象面９１の外縁部に形成される電極パターン９５に当接する接触子２３、枠状当接部２２から外側に広がり、基板９の外側にて基板９側に屈曲する接触子収容部２４、および、基板９を枠状当接部２２に向けて押圧する押圧部２５を備える。押圧部２５の基板９側の面には、シール部２２２に向かって突出する矩形の枠状の弾性体であって当該矩形の各辺の中央から端部に向かって突出量が漸次減少する弾性部２５２が設けられる。これにより、シール部２２２に作用する圧力が不均一となることが抑制され、枠状当接部２２と基板９との間の密閉性が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、メッキ装置において基板を保持する基板保持装置、および、当該基板保持装置を有するメッキ装置に関する。

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。特許文献１では、ウエハを回転しつつメッキを行うメッキ装置も開示されている。

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。
特開２００２−１６１３９５号公報 特開２００４−６２３５号公報

ところで、近年では、色素増感型の太陽電池等の製造において、矩形の基板に対してメッキが行われる。この場合に、上記ウエハホルダのように対象面を下方に向けて基板を保持するときには、矩形のメッキ対象領域の周囲に矩形の枠状のシール部を介して当接する枠状当接部が必要となる。しかしながら、枠状当接部において角部間の部位の中央近傍における変形に対する剛性は角部におけるものよりも低くなる（すなわち、撓み易くなる）ことにより、基板の対象面とは反対側の主面をシール部に向けて押圧しつつ基板を保持する際に、シール部に作用する圧力が不均一となってしまう。その結果、枠状当接部と基板との間の密閉性が低下し、メッキを行う際に、枠状当接部と基板との間からメッキ液が染み込んで、メッキ対象領域外の領域や接触子がメッキされてしまう場合がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、矩形の枠状のシール部に作用する圧力が不均一となることを抑制して、枠状当接部と基板との間の密閉性を向上し、メッキを行う際にメッキ対象領域外の領域や接触子がメッキされてしまうことを防止することを目的としている。

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、矩形の基板の第１主面上に設定された矩形のメッキ対象領域の周囲に、矩形の枠状のシール部を介して当接する枠状当接部と、前記第１主面上の前記シール部の外側の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領域に当接する接触子と、前記枠状当接部から外側に広がり、さらに前記基板の外側において前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びることにより、前記枠状当接部および前記基板と共に前記接触子を内部に収容する空間を形成する接触子収容部と、前記第２主面に対向する対向面から前記基板を間に挟みつつ前記シール部に向かって突出する矩形の枠状の弾性体であって前記矩形の各辺の中央から端部に向かって前記対向面からの突出量が漸次減少する弾性部を有し、前記弾性部を介して前記基板を前記枠状当接部に向けて押圧する押圧部とを備える。

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、前記シール部が、前記枠状当接部から分離可能なシート状の弾性部材である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２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、前記シール部の外側において前記メッキ対象領域と電気的に接続された前記領域が、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。

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。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板保持装置であって、前記基板が、前記シール部と当接する領域上に絶縁性のマスクパターンを有する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板保持装置であって、前記シール部の各角部が円弧状となっており、前記各角部の曲率半径が、１ミリメートル以上であり、かつ、角部間の直線部の長さの１／２以下である。

請求項７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６のいずれかに記載の基板保持装置と、前記基板保持装置に保持される基板の主面に垂直な中心軸を中心として前記基板保持装置を回転する回転機構と、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接触子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。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のメッキ装置であって、前記メッキ液中に所定の気体を供給する気体供給部と、前記メッキ液中に設けられるとともに、前記電源部から所定の基準電位が付与される基準電極とをさらに備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のメッキ装置であって、前記メッキ液が少なくとも亜鉛イオンを含み、前記気体が酸素を含む。

請求項１０に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載のメッキ装置であって、前記中心軸と鉛直方向とのなす角が５度以上４５度以下である。

本発明によれば、矩形の枠状のシール部に作用する圧力が不均一となることを抑制することができ、これにより、枠状当接部と基板との間の密閉性を向上して、メッキを行う際にメッキ対象領域外の領域や接触子がメッキされてしまうことを防止することができる。

また、請求項３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、請求項４の発明では、接触子から基板に作用する力を低減することができ、請求項５の発明では、万一、枠状当接部と基板との間にメッキ液が僅かに染み込んだ場合であっても、メッキ対象領域の外部がメッキされることを防止することができる。

また、請求項９の発明では、基板上に酸化亜鉛の膜を形成することができ、請求項１０の発明では、基板のメッキ対象領域近傍から気体を除去して、基板上に均一な膜を形成することができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係る枚様式のメッキ装置１の構成を示す図であり、図２はメッキ装置１の本体１０の外観を示す斜視図である。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。）に光電層である酸化亜鉛の薄膜（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、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。

図１のメッキ装置１は、塩化亜鉛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、メッキ液中に配置される対向電極５１および基準電極５２、基板９に形成された後述の電極パターン並びに対向電極５１および基準電極５２のそれぞれに電位を付与する電源部５、メッキ液中に導入管６１を介して酸素を供給する（いわゆる、酸素バブリングを行う）酸素供給部６、並びに、メッキ装置１の各構成要素を制御する制御部７を備える。

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。メッキ装置１では、回転機構３の中心軸Ｊ１と鉛直方向（メッキ液の液面に垂直な方向）とのなす角は５度以上４５度以下とされる。

メッキ槽４には供給管４１１が設けられ、供給管４１１にはフィルタ４１４が設けられる。また、供給管４１１はポンプ４１２を介してメッキ液タンク４１３に接続される。メッキ液タンク４１３にはメッキ液が貯溜されており、ポンプ４１２を駆動することによりフィルタ４１４にてメッキ液中の不要物や気泡を除去しつつメッキ液タンク４１３からメッキ槽４内にメッキ液が供給され、メッキ槽４にて一定量のメッキ液が貯溜される。実際には、供給管４１１からのメッキ液は、メッキ槽４内に配置される基板９の主面（後述の対象面９１）に向けて噴き出されており、当該主面にメッキ液の噴流が衝突する。メッキ槽４にはポンプ４１５に接続される排出管４１６も設けられており、必要に応じてポンプ４１５によりメッキ槽４内のメッキ液がメッキ液タンク４１３に戻される。

実際には、メッキ槽４は、図２に示す本体１０が有する箱状の外装カバー部１１内に配置される。外装カバー部１１の正面には扉部１２が設けられており、メッキ装置１にて基板９を回転しつつメッキが行われている際には、扉部１２は閉じられる。メッキ時に仮に扉部１２が開放されると、回転機構３のモータ３１への電力の供給や各電極への電位の付与が遮断される。なお、図２では、回転機構３の一部を二点鎖線にて図示している。また、外装カバー部１１内にはアーム１３１を昇降する昇降機構１３が設けられる。メッキ装置１では、基板保持装置２が取り付けられた回転機構３が、基板保持装置２をメッキ槽４側に向けてアーム１３１に固定されることにより、基板保持装置２に保持される基板９のメッキ液中への浸漬、および、基板９のメッキ液からの取り出しが行われる。また、外装カバー部１１の上面には外装カバー部１１内を排気するためのダクト用の開口１１１が設けられており、メッキが行われる際に発生するガスが排気されるとともに、モータ３１からの排熱による外装カバー部１１内の温度上昇が抑制される。外装カバー部１１の側面にはモータ３１の回転数等を表示する表示部１４が設けられる。

図３は、基板保持装置２を示す図であり、図３では、矩形の基板９の一の辺に垂直かつ主面に沿う方向から見た場合の基板保持装置２を示し、基板保持装置２の一部（後述の保持部本体２１）のみを中心軸Ｊ１を含む面における断面にて示している。また、図３では中心軸Ｊ１を上下方向に向けて基板保持装置２を図示している。

基板保持装置２は、その側面が中心軸Ｊ１に沿って伸びる矩形の筒状となる孔部２１１を有するとともに、中心軸Ｊ１に垂直な断面が矩形の枠状となる中空の保持部本体２１を備える。保持部本体２１には、貫通する孔部２１１の図３中の下側の縁近傍から中心軸Ｊ１側に突出するフランジ部２１０が設けられ、フランジ部２１０は、図３中の上側から孔部２１１内へと嵌め込まれる基板９の下側の主面９１（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９１」という。）に当接する。孔部２１１には基板９の上方から直方体の押圧部２５が挿入され、基板９の対象面９１とは反対側の主面９２が押圧部２５により押圧される。以下の説明では、基板９の対象面９１とは反対側の主面９２を被押圧面９２と呼ぶ。

押圧部２５は支持板２６を介して軸部３３に接続され、支持板２６は保持部本体２１にねじ止めされて固定される。保持部本体２１の矩形の枠状の上面２１２には、外縁部（中心軸Ｊ１とは反対側）にてＯリング２７（リップシール等の他のシール部材であってもよい。）が設けられており、支持板２６が保持部本体２１に固定された状態では、Ｏリング２７により支持板２６と保持部本体２１との間が密閉される。

図４は、図３中の上方から下方を向いて見た孔部２１１の内部を示す図であり、図５は図３中のフランジ部２１０近傍を拡大して示す断面図である。図４では、二点鎖線にて仮想的に基板９の外形を示しており、図５では、押圧部２５の図示を省略している。

図４および図５に示すように、フランジ部２１０には、中心軸Ｊ１に垂直な矩形の枠状面２２１を基板９側に有する枠状当接部２２が設けられ、基板９の対象面９１は、枠状面２２１上に設けられる矩形の枠状であって、枠状当接部２２から分離可能なシート状の弾性部材（例えば、ＥＰＤＭゴム（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）により形成される部材）であるシール部２２２を介して枠状当接部２２に当接する。なお、枠状面２２１上に矩形の枠状の溝が形成され、シール部２２２が当該溝に嵌め込まれることにより枠状当接部２２にて保持されてもよい。

また、枠状当接部２２の外側には、例えばバネ鋼を金、白金、パラジウム等の貴金属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２３が設けられ、各接触子２３では枠状当接部２２側の部位が基板９側へと屈曲している。図４に示すように、本実施の形態では、枠状面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２３が設けられる。図５に示すように、枠状当接部２２の内周面２２３（中心軸Ｊ１側の面）は、基板９から離れるに従って（すなわち、下側に向かうに従って）外側へと広がる傾斜面とされる。枠状当接部２２の下部には、枠状当接部２２から外側へと広がり、さらに基板９の外側において対象面９１とは反対の被押圧面９２側へと伸びる接触子収容部２４が設けられ、枠状当接部２２、接触子収容部２４および基板９により接触子２３を内部に収容する空間が形成される。

本実施の形態では、枠状当接部２２および接触子収容部２４は、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂や、塩化ビニル、ポリプロピレン、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一体的に形成される。また、既述のように、接触子２３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２３がメッキされた場合であっても、接触子２３、枠状当接部２２および接触子収容部２４にて構築される保持部本体２１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。

図６は基板９の対象面９１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。実際には、図５に示すように、基板９の対象面９１は、基板９の本体に形成されるＩＴＯ等の透明導電膜９３（図５中にて太い実線にて示す。）の表面とされており、図６中に細い実線の矩形にて示すように、対象面９１上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９１）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を囲むように電極パターン９５（図６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９１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。電極パターン９５の幅は例えば２ｍｍとされるが、図６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。

基板９が基板保持装置２にて保持された状態では、図３の押圧部２５により基板９が枠状当接部２２に向けて押圧されることにより、枠状当接部２２が図６に示すメッキ対象領域９４の周囲にシール部２２２（図６中に二点鎖線にて示す。）を介して当接する。また、図４および図５に示す各接触子２３の先端は、対象面９１上のシール部２２２の外側における矩形の枠状の領域である電極パターン９５の直線部に当接する。接触子２３は、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に接続されており（図１参照）、後述するメッキ処理の際には、電源部５が対向電極５１と接触子２３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。

図７は押圧部２５の枠状当接部２２側の面を示す図である。既述のように押圧部２５は直方体とされ、図３および図７に示すように、基板９の被押圧面９２に対向する矩形の面２５１（以下、「対向面２５１」という。）は中心軸Ｊ１に垂直に広がっている。押圧部２５には、対向面２５１から突出する矩形の枠状の弾性体（例えば、ゴム等）である弾性部２５２が設けられる。押圧部２５が保持部本体２１の孔部２１１に挿入された状態では、弾性部２５２は基板９を間に挟んで枠状当接部２２の枠状面２２１上のシール部２２２に正確に対向し、弾性部２５２を介して基板９が枠状当接部２２に向けて押圧される。以下の説明では、対向面２５１上において弾性部２５２が存在する矩形の枠状領域の直線部である帯状の要素を１つの辺と捉えて、基板９を挟んでシール部２２２に対向する当該枠状領域を対向矩形と呼ぶ。

シール部２２２に向かって突出する弾性部２５２は、図３に示すように対向矩形の各辺の中央において突出量が最も大きくなる山型とされ、対向矩形の辺の中央と端部との間において、弾性部２５２の枠状当接部２２側の面は対向面２５１に対して傾斜している。既述のように、弾性部２５２は基板９およびシール部２２２を挟んで枠状面２２１に対向するため、仮に枠状当接部２２にて変形（撓み）が生じないとすると、対向矩形の辺の中央において最大の圧力が基板９を介してシール部２２２に作用し、辺の端部にて最小の圧力がシール部２２２に作用する。実際には、対向矩形の辺の中央に対応する枠状当接部２２の部位では変形に対する剛性が低く（変形が発生し易く）、対向矩形の辺の端部に対応する枠状当接部２２の部位では変形に対する剛性が高く（変形が発生しにくく）なっているが、図３の基板保持装置２の弾性部２５２では、対向矩形の辺の中央から端部に向かって対向面２５１からの突出量が漸次減少することにより、矩形の枠状のシール部２２２に作用する圧力がほぼ均等となるようにされている。

メッキ装置１にてメッキを行う際には、まず、基板９が、対象面９１を枠状当接部２２側に向けた状態で保持部本体２１の孔部２１１に中心軸Ｊ１に沿って嵌め込まれる（図３参照）。このとき、孔部２１１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を孔部２１１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９１上のメッキ対象領域９４が枠状当接部２２の内側に精度よく配置される（位置決めされる）。続いて、押圧部２５が孔部２１１内に挿入されるとともに、支持板２６が保持部本体２１に固定されることにより、押圧部２５により基板９が枠状当接部２２に向けて押圧される。

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が回転機構３の軸部３３に固定され、回転機構３が図２に示すアーム１３１に取り付けられる。そして、制御部７が昇降機構１３を駆動することにより、図１に示すように、基板保持装置２がメッキ液中に浸漬される。このとき、基板９の対象面９１の全体がメッキ液中に浸漬されるのみであり、基板保持装置２の全体がメッキ液に浸かる訳ではない。

基板９の対象面９１がメッキ液中に浸漬されると、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、基準電極５２に所定の基準電位が付与され、対向電極５１に基準電位との差が所定値となる電位が付与され、接触子２３にも基準電位との差が所定値となる電位が付与される。基準電極５２、対向電極５１および接触子２３への電位の付与が予め設定された時間だけ継続され、基板９の矩形のメッキ対象領域９４に酸化亜鉛の薄膜が形成される。このとき、メッキ装置１では、酸素バブリングによりメッキ液中の溶存酸素が常に一定かつ飽和状態に保たれる。また、枠状当接部２２の内周面２２３が傾斜面とされるとともに、基板９の法線（または、中心軸Ｊ１）が鉛直方向に対して傾斜した状態で基板保持装置２がメッキ液中に浸漬されることにより、基板９のメッキ対象領域９４近傍から気泡が除去される（すなわち、メッキ対象領域９４近傍にて気泡が滞留することが防止される）。その結果、好ましい膜質（組成）の均一な膜を基板９上に形成することができる。また、メッキ途上における各種条件の調整が制御部７により自動化されることにより、複数の基板９にメッキを施す場合であっても、形成される膜の膜質や厚さあるいは厚さの均一性等の再現性の高いプロセスが実現される。

基板９への酸化亜鉛の薄膜の形成が完了すると、昇降機構１３により基板保持装置２がメッキ液中から取り出され、基板保持装置２が回転機構３から取り外される。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。酸化亜鉛層が形成された基板９は、必要に応じて、酸化亜鉛層からテンプレート化合物が脱着され、多孔質の酸化亜鉛層が形成される。

ところで、図８に示すように、押圧部９９１の弾性部が省略された比較例の基板保持装置９９において、平坦な対向面９９２にて基板９の被押圧面９２を押圧する場合には、既述のように、対向矩形の辺の中央に対応する枠状当接部９９３の部位では変形が発生し易く、端部に対応する枠状当接部９９３の部位では変形が発生しにくいため、矩形の枠状のシール部９９４（図８中にて太線にて示す。）に作用する圧力は、対向矩形の辺の中央に対応する部位では低くなり、端部に対応する部位では高くなる（すなわち、シール部９９４に作用する圧力が不均一となる。）。したがって、メッキ装置にて基板９にメッキを行う際に、枠状当接部９９３と基板９との間からメッキ液が進入して（染み込んで）、メッキ対象領域の外部の領域や接触子９９５がメッキされてしまう場合がある。

これに対し、図３の基板保持装置２の弾性部２５２では、対向矩形の辺の中央から端部に向かって対向面２５１からの突出量が漸次減少することにより、矩形の枠状のシール部２２２に作用する圧力が不均一となることを抑制することができ、これにより、枠状当接部２２と基板９との間の密閉性を向上して、メッキを行う際にメッキ対象領域９４外の領域や接触子２３がメッキされてしまうことを防止することができる。また、基板９の対象面９１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２３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。

図９は接触子の他の例を示す図であり、図９では１つの接触子２３ａのみを図示している。図９の接触子２３ａ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２３ａとの接触面積が、図４の接触子２３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２３ａから基板９に作用する力を低減することができ、枠状当接部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。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。後述の図１０の基板９に対する処理、または、図１１の枠状当接部２２ａを有する基板保持装置２において図９の接触子２３ａが用いられてもよい。

また、図１０に示すように、メッキが行われる前の基板９の対象面９１において、メッキ対象領域９４と電極パターン９５との間の矩形の枠状の領域上に絶縁性の材料（例えば、レジストフィルム）にてマスクパターン９６が形成されてもよい。図１０では、電極パターン９５およびマスクパターン９６に互いに異なる平行斜線を付している。

図１０に示す基板９が基板保持装置２にて保持される際にはマスクパターン９６がシール部２２２（図１０中にて二点鎖線にて示す。）に当接する。そして、基板保持装置２と共に基板９がメッキ液中に浸漬されてメッキが行われ、メッキ後には、基板９上のマスクパターン９６が除去される。その結果、メッキを行う際に、万一、枠状当接部２２と基板９との間にメッキ液が僅かに染み込んでしまった場合でも、基板９がシール部２２２と当接する領域上にマスクパターン９６を有することにより、メッキ対象領域９４の外部がメッキされることを防止することができる。後述の図１１の枠状当接部２２ａを有する基板保持装置２において図１０の基板９が保持されてもよい。

図１１は枠状当接部の他の例を示す図であり、図４に対応する図である。図１１の枠状当接部２２ａでは、各角部が円弧状とされ、これに合わせて、シート状の弾性部材であるシール部２２２ａの各角部Ｃ１も円弧状とされる。実際には、シール部２２２ａの角部Ｃ１の曲率半径（図１１中にて符号Ｒ１を付す矢印にて示すように、シール部２２２ａの幅の中央を示す中心線Ｂ１における曲率半径）は、角部Ｃ１間の直線部Ａ１の長さ（図１１中にて符号Ｌ１を付す矢印にて示す。）の１／２以下（好ましくは、１／３以下）とされる。また、シール部２２２ａの製造上の理由により、角部Ｃ１の曲率半径は１ｍｍ以上とされる。図１１の枠状当接部２２ａを有する基板保持装置２では、押圧部２５における対向矩形も同様に円弧状の角部を有するものとされる。

以上の構成により、基板保持装置２では、対向矩形の辺の中央に対応する枠状当接部２２ａの部位における（変形に対する）剛性と、対向矩形の辺の端部（円弧状の角部）に対応する枠状当接部２２ａの部位における剛性との差が小さくなり、弾性部２５２において、対向矩形の辺の中央における突出量と端部における突出量との差を比較的小さくしつつ、枠状当接部２２ａと基板９との間の密閉性を向上することができる。なお、この場合も、基板９（図１１中に二点鎖線にて示す。）上のメッキ対象領域９４は矩形であるとみなされ、シール部２２２ａおよび弾性部２５２も矩形の枠状とみなされる。

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。

図３の押圧部２５では、対向矩形の辺の中央と端部との間において、弾性部２５２の枠状当接部２２側の面が対向面２５１に対して傾斜しているが、弾性部２５２において、対向矩形の辺の中央から端部に向かって対向面２５１からの突出量が漸次減少するのであるならば、例えば、枠状当接部２２側の面が、対向面２５１に平行な複数の面要素の集合であり、対向矩形の辺の中央から端部に向かって面要素と対向面２５１との間の距離が漸次減小する階段状とされてもよい。また、押圧部２５の対向面が、例えば弾性部２５２と同様に矩形の枠状の面であってもよい。

基板保持装置２では、シール部２２２が枠状当接部２２から分離可能なシート状の弾性部材とされるが、例えば、シール部としてリップシールやＯリング等の他のパッキンが用いられてもよい。この場合に、枠状面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と枠状当接部２２との間の密閉性がさらに向上されてもよい。また、枠状当接部２２の枠状面２２１に微細な溝を形成したり、枠状当接部２２の基板９側の部位を、中心軸Ｊ１を含む面における断面がＣ字状となるように形成する（すなわち、リップシールと枠状当接部とが一体的となった構造とされる。）等してシール部が枠状当接部２２と一体的に形成されてもよく、この場合、基板保持装置２の部品点数を少なくすることができる。

メッキ液は塩化亜鉛を含むものには限定されず、他の種類のメッキ液が用いられてもよい。ただし、基板９上に酸化亜鉛の膜を形成する場合には、少なくとも亜鉛イオンを含むメッキ液を用いる必要があり、この場合に、メッキ液が酸素を含まないときには、酸素供給部６によるメッキ液への酸素の供給が必要となる。また、基板９上に形成する膜の種類によっては、使用するメッキ液の種類に合わせてメッキ液に酸素以外の気体が供給されてもよい。

基板９の対象面９１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、メッキの際にメッキ液が接するとともにその外形が矩形とされるのであるならば、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パターンが形成されてもよい。

メッキ装置の設計によっては、基板保持装置２にて保持される基板９の対象面９１が上方や水平方向を向くようにして、基板保持装置２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では、枠状当接部２２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２３がメッキされてしまうことを防止することができる。

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２を有するメッキ装置は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。

メッキ装置の構成を示す図である。 メッキ装置の本体の外観を示す斜視図である。 基板保持装置を示す図である。 保持部本体の孔部の内部を示す図である。 フランジ部近傍を拡大して示す断面図である。 基板の対象面を示す図である。 押圧部の対向面を示す図である。 比較例の基板保持装置を示す図である。 接触子の他の例を示す図である。 マスクパターンが形成された基板の対象面を示す図である。 枠状当接部の他の例を示す図である。

符号の説明

１ メッキ装置
２ 基板保持装置
３ 回転機構
４ メッキ槽
５ 電源部
６ 酸素供給部
９ 基板
２２，２２ａ 枠状当接部
２３，２３ａ 接触子
２４ 接触子収容部
２５ 押圧部
５１ 対向電極
５２ 基準電極
９１ 対象面
９２ 被押圧面
９３ 透明導電膜
９４ メッキ対象領域
９５ 電極パターン
９６ マスクパターン
２２２，２２２ａ シール部
２５１ 対向面
２５２ 弾性部
Ａ１ 直線部
Ｃ１ 角部
Ｊ１ 中心軸

Claims (10)

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、
   矩形の基板の第１主面上に設定された矩形のメッキ対象領域の周囲に、矩形の枠状のシール部を介して当接する枠状当接部と、
   前記第１主面上の前記シール部の外側の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領域に当接する接触子と、
   前記枠状当接部から外側に広がり、さらに前記基板の外側において前記第１主面とは反対の第２主面側へと伸びることにより、前記枠状当接部および前記基板と共に前記接触子を内部に収容する空間を形成する接触子収容部と、
   前記第２主面に対向する対向面から前記基板を間に挟みつつ前記シール部に向かって突出する矩形の枠状の弾性体であって前記矩形の各辺の中央から端部に向かって前記対向面からの突出量が漸次減少する弾性部を有し、前記弾性部を介して前記基板を前記枠状当接部に向けて押圧する押圧部と、
   を備えることを特徴とする基板保持装置。
2. 請求項１に記載の基板保持装置であって、
   前記シール部が、前記枠状当接部から分離可能なシート状の弾性部材であることを特徴とする基板保持装置。
3. 請求項１または２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、
   前記シール部の外側において前記メッキ対象領域と電気的に接続された前記領域が、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。
4. 請求項３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。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板保持装置であって、
   前記基板が、前記シール部と当接する領域上に絶縁性のマスクパターンを有することを特徴とする基板保持装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板保持装置であって、
   前記シール部の各角部が円弧状となっており、前記各角部の曲率半径が、１ミリメートル以上であり、かつ、角部間の直線部の長さの１／２以下であることを特徴とする基板保持装置。
7. 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６のいずれかに記載の基板保持装置と、
   前記基板保持装置に保持される基板の主面に垂直な中心軸を中心として前記基板保持装置を回転する回転機構と、
   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接触子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。
8. 請求項７に記載のメッキ装置であって、
   前記メッキ液中に所定の気体を供給する気体供給部と、
   前記メッキ液中に設けられるとともに、前記電源部から所定の基準電位が付与される基準電極と、
   をさらに備えることを特徴とするメッキ装置。
9. 請求項８に記載のメッキ装置であって、
   前記メッキ液が少なくとも亜鉛イオンを含み、前記気体が酸素を含むことを特徴とするメッキ装置。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載のメッキ装置であって、
    前記中心軸と鉛直方向とのなす角が５度以上４５度以下であることを特徴とするメッキ装置。

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