JP5400408B2 - アノードホルダ用通電部材およびアノードホルダ - Google Patents
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Description
1)アノードホルダに遮蔽板を取り付けることによって、アノードの開口径を調節することができ、面内均一性を制御することが容易にできる(例えば特許文献2)。
2)アノードが板状であるため基板との平行を容易に保つことができ、面内均一性を上げることができる。
1)基板上に形成される配線の微細化によって、アノードへの通電の確実性が求められるようになった。
2)基板の大型化に伴いアノードも大型化するため、手動によってアノードを交換することはその重量から困難であり、新たな治具を必要とするなどの対応が必要となってきた。
3)アノード交換における作業時間の効率化が求められるようになってきた。
そこで、本件出願人は、先に、特願2007−213521号(平成19年8月20日出願)において、アノードへ確実に通電することができ、アノードの交換を容易に行うことができ、アノード交換における作業時間の効率化を図ることができるアノードホルダ用通電ベルトおよびアノードホルダを提案した。
図27は、アノードを保持したアノードホルダ用通電ベルトの正面図である。図27に示すように、アノードホルダ用通電ベルト111は、導電性材料からなる帯状の薄板を円形にし、円板状のアノード115を内側に嵌め、ベルトの両端部111a,111bをボルト116およびナット117によって締め付けてアノード115を固定する構造になっている。通電ベルト111の一方の端部111aには、ボルト118およびナット119により導電性ブラケット112が固定されており、導電性ブラケット112の先端部に接点部113が設けられている。
図29に示すように、アノードホルダ120は、通電ベルト111に保持されたアノード115を取り付けるためのアノードホルダベース121と、アノードホルダベース121の背面側に取り付けられアノード115の裏面側を押さえるための裏面カバー122と、アノードホルダベース121の前面側に取り付けられアノード115の前面側の一部を覆うためのアノードマスク123とから構成されている。
1)図27に示す略円形状の通電ベルト111では、導電性ブラケット112に近い位置LAと、位置LAと反対側にある位置LBでは、通電ベルトの電気抵抗の影響のため位置LAに近いアノード部分のほうが位置LBに近いアノード部分より多くの電流が流れ、より早く消耗する恐れがある。これにより、基板に供給する電流密度にばらつきが生じ、面内均一性が悪化するという問題点がある。
2)図30(図29の部分拡大図)に示すように、アノード115の外周部とアノードマスク123との間の隙間から少しずつ溶解が進み、アノードが局所的に不均一に溶解して電流密度の分布が乱れる恐れがある。
3)アノード115の幅(厚み)よりも通電ベルト111の幅を短くした場合には、アノードホルダの凹部の底とアノードマスクでアノードを挟持することができなくなり、アノードがぐらつき、アノードと基板の極間距離が変動する問題点がある。
ウエハの直径が大きくなって、例えば、ウエハの直径が300mmから450mmになった場合に、それに合わせてアノードの直径も大きくなる。それに伴い、アノードホルダ用通電部材の直径も大きくなり、重量も増加する。
本発明によれば、アノードの裏面に接触する接触部材が円板状でなく円環状になっているため、軽量化することができるとともに、接触部材が円環状で断面積が大きく電気抵抗が小さいため、接触部材からアノードの全面に均一に通電することができる。したがって、アノードから基板に均一に電流が流れ、基板に供給する電流密度にばらつきが生ずることがない。
本発明によれば、アノードと、円板状又は円環状の接触部材を有したアノードホルダ用通電部材とをアノードホルダベースの収容孔に収容した後に、アノードマスクをアノードホルダベースに取り付けることにより、アノードをアノードホルダベースに固定することができる。
本発明によれば、押付部材によりアノードホルダ用通電部材をアノードに押し付けることができるため、アノードをアノードマスクに押し付けることができる。したがって、アノードが消耗して体積が減少しても、アノードをアノードマスクとアノードホルダ用通電部材とにより狭持できるため、アノードを固定することができる。そして、アノードとアノードマスクとの間の隙間がなくなり、アノードの局所的な溶解を防ぐことができる。
本発明の一態様によれば、前記アノードと前記接触部材は、ねじ止めにより前記アノードホルダベースに固定することを特徴とする。
ウエハの直径が大きくなって、例えば、ウエハの直径が300mmから450mmになった場合に、それに合わせてアノードの直径も大きくなり、アノードの重量も増加することになる。そのため、アノードの持ち運びが大変になるので、アノードを従来のものより薄くすることが必要となり、薄くて大きいアノードを保持するには、通電ベルトを用いるアノードホルダでは困難である。
本発明によれば、アノードとアノードホルダ用通電部材とをねじ止めによりアノードホルダベースに固定するため、アノードが薄い場合でもアノードをアノードホルダ用通電部材の全面に確実に接触させることができる。
本発明によれば、アノードマスクの開口径を調整することにより、アノードの表面の電場を制御することができる。
本発明によれば、アノードから基板に向かう電場が半径方向外側に拡がることを抑えることができ、アノードから基板に均一に電流が流れ、基板に供給する電流密度にばらつきが生ずることがない。
本発明の一態様によれば、前記アノードマスクの前面に、アノードスラッジが透過しないフィルタ、またはめっき液中の高分子が透過せずイオンが透過する膜を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、機能膜によってめっき液中の高分子が透過しないため、アノード電解および溶解に伴う高分子添付剤の消耗を抑制することができる。
本発明の一態様によれば、前記アノードホルダベースの下部に、めっき液を抜くための液抜き穴を有することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、前記アノードホルダを水洗する水洗槽を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、前記アノードホルダから水滴を除去するブロー槽を備えたことを特徴とする。
1)円板状の接触部材の前面はアノードの裏面の略全面に接触し、接触部材に通電するための接続部材は円板状の接触部材の中心部から延びているため、接続部材から接触部材の全面に均一に通電できる。したがって、接触部材からアノードの全面に均一に通電でき、アノードから基板に均一に電流が流れ、基板に供給する電流密度にばらつきが生ずることがない。
2)アノードの裏面に接触する接触部材が円板状でなく円環状になっているため、軽量化することができるとともに、接触部材が円環状で断面積が大きく電気抵抗が小さいため、接触部材からアノードの全面に均一に通電することができる。したがって、アノードから基板に均一に電流が流れ、基板に供給する電流密度にばらつきが生ずることがない。
3)押付部材によりアノードホルダ用通電部材をアノードに押し付けることができるため、アノードをアノードマスクに押し付けることができる。したがって、アノードが消耗して体積が減少しても、アノードをアノードマスクとアノードホルダ用通電部材とにより狭持できるため、アノードを固定することができる。そして、アノードとアノードマスクとの間の隙間がなくなり、アノードの局所的な溶解を防ぐことができる。
4)アノードとアノードホルダ用通電部材とをねじ止めによりアノードホルダベースに固定するため、アノードが薄い場合でもアノードをアノードホルダ用通電部材の全面に確実に接触させることができる。
5)アノードから基板に向かう電場が半径方向外側に拡がることを抑えることができ、アノードから基板に均一に電流が流れ、基板に供給する電流密度にばらつきが生ずることがない。
6)機能膜によってめっき液中の高分子が透過しないため、アノード電解および溶解に伴う高分子添付剤の消耗を抑制することができる。
図1および図2に示すように、アノードホルダ用通電部材1は、アノードの裏面に接触する円板状の接触部材2と、接触部材2の裏面から延びる棒状の部材から構成されめっき槽の給電用の接点部(図示せず)に接続するための接続部材3とからなっている。接触部材2および接続部材3は、例えばチタン等の導電性材料から構成されている。接続部材3の一端は円板状の接触部材2の中心部に固定されている。また接続部材3の他端には接点部4が設けられており、接点部4は前記めっき槽の給電用の接点部と接触可能になっている。
図4および図5に示すように、アノードホルダ10は、通電部材1およびアノード5を保持するためのアノードホルダベース11と、通電部材1の接触部材2の背面側に設けられ接触部材2の裏面側を押圧して接触部材2をアノード5に押し付けるための押付部材12と、アノードホルダベース11の前面側に取り付けられアノード5の前面側の一部を覆うためのアノードマスク13とから構成されている。
図6は、押付部材12が山形に張り出した複数の突起部材12aから構成されている例を示す図である。図6(a)は接触部材2および押付部材12を示す断面図であり、図6(b)は接触部材2および押付部材12を示す斜視図である。図6(a)および図6(b)に示すように、押付部材12は、山形に張り出した複数の突起部材12aから構成されている。複数の突起部材12aは、弾性変形して所定の反発力を接触部材2に付与することが可能な弾性部材を構成している。図6(a)および図6(b)においては、複数の突起部材12aが接触部材2に固定されている例を示したが、これらの突起部材12aは、接触部材2とは別部材からなる金属性の円板状の薄板にプレス加工等を施すことにより形成してもよい。
図8は、押付部材12がバネ作用のある金属性の網12cから構成されている例を示す図である。図8に示す例においては、バネ作用のある金属性の網12cがアノードホルダベース11の収容孔11aの底部と接触部材2との間に介装される。金属製の網12cは、弾性変形して所定の反発力を接触部材2に付与することが可能な弾性部材を構成している。
図9および図10に示すように、アノードホルダ用通電部材21は、アノードの裏面に接触する円環状の接触部材22と、接触部材22の外周部から延びる棒状の部材から構成されめっき槽の給電用の接点(図示せず)に接続するための接続部材23とからなっている。接触部材22および接続部材23は、例えば、チタン等の導電性材料から構成されている。アノードの裏面に接触する接触部材22が円板状でなく円環状になっているため、軽量化することができる。接続部材23の一端は円環状の接触部材22の外周部に固定されている。また接続部材23の他端には接点部24が設けられており、接点部24は前記めっき槽の給電用の接点部と接触可能になっている。接触部材22には、アノードを固定するネジを挿通するための複数の貫通孔22hが所定間隔をおいて設けられている。
図12はアノードホルダの全体構成を示す部分断面正面図であり、図13は図12のXIII−XIII線断面図である。
図12および図13に示すように、アノードホルダ30は、通電部材21およびアノード5を保持するためのアノードホルダベース31と、アノードホルダベース31の前面側に取り付けられアノード5の前面側の一部を覆うためのアノードマスク33とから構成されている。アノード5および通電部材21は、複数のネジ34によってアノードホルダベース31に固定されている。ネジ34はアノードマスク33の裏側に隠れるような位置に配置されている。本実施形態によれば、アノード5とアノードホルダ用通電部材21とをネジ34によりアノードホルダベース31に固定するため、薄いアノード5をアノードホルダ用通電部材21の全面に接触させることができる。
図4および図5に示す例および図12および図13に示す例においては、アノードマスクは円環状の扁平な部材から構成されているが、図15および図16に示す例においては、アノードマスクは筒状の部材から構成されている。すなわち、アノードマスク43は、扁平な円環状部43aと、円環状部43aの内周側から軸心に沿って延びる円筒状部43bとから構成されている。アノードホルダ用通電部材1、アノード5およびアノードホルダ10は、図1乃至図5に示す実施形態のものと同様の構成になっている。
筒状のアノードマスクの場合、アノードマスクをめっき槽より引き上げるときに、めっき液やアノードスラッジが筒状部に残る恐れがあるので、図15および図16に示すアノードマスク43においては、扇形の開口からなる液排出部43hが複数個(図16に示す例においては4個)設けられている。液排出部43hは、円環状部43aの内周側から外周側に貫通するように設けられている。
図19に示すように、めっき処理装置は、基板Wのロードおよびアンロードを行うロード・アンロードユニットU1と、基板のめっき、洗浄等の各種処理を行うめっき処理ユニットU2とから構成されている。ロード・アンロードユニットU1には、半導体ウエハ等の基板Wを収納したカセット127を搭載する3台のカセットテーブル125と、基板のオリフラやノッチなどの位置を所定の方向に合わせるアライナ124と、めっき処理後の基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライヤ126が備えられている。更に、この後方向の位置には、基板ホルダ128を載置して基板Wの該基板ホルダ128への着脱を行う基板着脱部130が設けられている。そして、カセットテーブル125、アライナ124、スピンドライヤ126および基板着脱部130の中心位置には、これら装置間で基板Wを搬送する搬送ロボット132が配置されている。
図20及び図21に示すように、トランスポータ152の移動方式としてリニアモータ方式を採用することで、長距離移動を可能にするとともに、トランスポータ152の長さを短く抑えて装置の全長をより短くし、更に長いボールネジなどの精度とメンテナンスを要する部品を削減することができる。
めっき槽144内に浸漬されるとともに消耗したアノード5を保持しているアノードホルダ10をトランスポータ152により持ち上げる。このとき、トランスポータ152の把持機構157でアノードホルダ10を把持し、アーム部昇降機構155を介してアーム部54を上昇させた後、アノードホルダ10を水洗槽140まで搬送する。しかる後、アーム部昇降機構155を介してアーム部154を下降させ、アノードホルダ10を水洗槽140内に入れて水洗する。そして、水洗されたアノードホルダ10を、前記と同様にして、トランスポータ152によってブロー槽142へ移し、アノードホルダ10から水滴を除去する。
1)全自動化されたトランスポータ(搬送ロボット)152にてアノードホルダ10を取り出すことができるため、アノードホルダ10の交換が容易となる。
2)装置からアノードホルダ10を取り出す際、トランスポータ(搬送ロボット)152にてアノードホルダ10をめっき槽144より取り出し、付着しためっき液を落とすために水洗槽(ウエハ水洗と兼用)140にてアノードホルダ10を水洗し、ブロー槽(ウエハブローと兼用)142にて乾燥させ、仮置き場170(アノードホルダ交換エリア)よりアノードホルダ10を取り出すことができるため、アノードホルダ10の取り出し時に作業員がめっき液に触れることが少なくなり安全性が向上する。
3)容易にアノードホルダ10が取り出せる為、アノードマスク13の交換が容易となる。
4)トランスポータ(搬送ロボット)152はその位置決め精度が高く、位置の微調整が容易であるので、アノードホルダ10の設置位置再現性が向上し、基板Wとアノード5の極間距離を容易に変更可能となる。
図25は、めっき装置の他の実施形態を示す概略図である。図25に示すめっき装置は、基板を被処理面を下向きにして保持し、めっき槽に保持しためっき液に接液するカップ式と呼ばれるめっき装置である。図25に示すように、このめっき装置は、内部にめっき液Qを保持するめっき槽201内に、アノードホルダ60に保持したアノード5と、基板ホルダ204に保持した基板Wとを両者の面が平行になるように対向して設置し、めっき電源205によってアノード5と基板W間に通電することで基板ホルダ204から露出している基板Wの被めっき面W1に電気めっきを行うように構成されている。なお、めっき槽201には、めっき液供給管207からめっき液Qが供給されるようになっている。アノード5は、アノード5の裏面のほぼ全面に接触可能な円板状の導電性材料からなる接触部材(通電部材)2と接触し、アノードホルダベース61の円形状の収容孔61a内に収容されている。また、接触部材2とアノードホルダベース61の収容孔61aの底部の間には、接触部材2をアノード5に押し付けるための押付部材12が設けられている。押付部材12は、図6(a)、図6(b)、図7、および図8に示したものを用いることができる。アノードホルダ60の上面には、アノードマスク13が固定されており、接触部材2により押されたアノード5は外周部においてアノードマスク13に接触して固定される。本実施形態においては、接触部材(通電部材)2への給電は、接触部材2の外周端部を通じて行っている。接触部材2が充分な導電性と厚みを有していれば、接触部材2を通じてアノード5に対して均一な給電を行うことができる。また、本実施形態においては、アノード5、接触部材2、押付部材12、アノードホルダベース61の中央をめっき液供給管207が貫通しており、めっき液がめっき槽201の外部からめっき槽内部へ供給される。ただし、めっき液の供給経路は、アノードホルダ60を貫通せず、他の経路を通って供給されても良い。
1c ボルト挿通孔
2 接触部材
3 接続部材
4 接点部
5 アノード
10 アノードホルダ
11 アノードホルダベース
11a 収容孔
11b ハンド
11e 凹部
11h めっき液抜き用の穴
12 押付部材
12a 突起部材
12b 圧縮コイルスプリング
12c 金属製の網
13 アノードマスク
13a 開口
15 ホルダ
16 接点板
17 給電用配線
21,21A アノードホルダ用通電部材
22,22A 接触部材
23 接続部材
24 接点部
22h,22Ah 貫通孔
30 アノードホルダ
31 アノードホルダベース
31a 収容孔
31h めっき液抜き用の穴
33 アノードマスク
34 ネジ
43 アノードマスク
43a 円環状部
43b 円筒状部
43h 液排出部
50 機能膜
51 機能膜保持部材
60 アノードホルダ
61 アノードホルダベース
61a 収容孔
101 めっき槽
102 アノードホルダ
103 アノード
104 基板ホルダ
105 めっき電源
106 めっき液循環手段
107 めっき液供給口
108 めっき液排出口
111 アノードホルダ用通電ベルト
111a,111b 端部
112 導電性ブラケット
113 接点部
115 アノード
118 ボルト
119 ダブルナット
120 アノードホルダ
121 アノードホルダベース
121a 収容孔
121b ハンド
122 裏面カバー
123 アノードマスク
124 アライナ
125 カセットテーブル
126 スピンドライヤ
127 カセット
128 基板ホルダ
130 基板着脱部
132 搬送ロボット
134 ストッカ
136 プリウェット槽
138 プリソーク槽
140 水洗槽
142 ブロー槽
144 めっき槽
145 回転軸
146 載置プレート
147 ハウジング
150 搬送装置
152 トランスポータ
153 トランスポータ本体
154 アーム部
155 アーム部昇降機構
157 把持機構
158 ボールねじ
159 ナット
160 LMベース
161 昇降用モータ
162 駆動プーリ
163 従動プーリ
164 タイミングベルト
170 仮置き場
174 側板
175 固定ホルダ
176 ガイドシャフト
177 可動ホルダ
177a 突起
178 幅方向移動用シリンダ
179 シリンダジョイント
180 上下移動用シリンダ
181 シリンダコネクタ
182 シャフトホルダ
185 リニアモータ部
186 ベース
187 スライダ
189 ケーブルベアブラケット
190 ケーブルベア受け
192 ケーブルベア
201 めっき槽
204 基板ホルダ
207 めっき液供給管
Q めっき液
W1 被めっき面
U1 ロード・アンロードユニット
U2 めっき処理ユニット
Claims (16)
- めっき槽内に基板とアノードを対向させて配置するめっき装置に用いられ、アノードに給電するためのアノードホルダ用通電部材において、
アノードの裏面の外周側の面に接触可能な円環状の導電性材料からなる接触部材と、
前記接触部材とめっき装置の給電部とを接続する導電性材料からなる接続部材とを備え、
前記接続部材は、前記接触部材の外周縁から延びていることを特徴とするアノードホルダ用通電部材。 - 前記接続部材の一端に、めっき装置の給電部と接触可能な接点部を形成したことを特徴とする請求項1記載のアノードホルダ用通電部材。
- 前記アノードと請求項1又は2記載のアノードホルダ用通電部材とを収容するための円形状の収容孔を有するアノードホルダベースと、
該アノードホルダベースの前面側に取り付けられ前記アノードの一部を覆うアノードマスクとを備えたことを特徴とするアノードホルダ。 - 前記アノードホルダベースの前記収容孔に収容されるとともに、前記アノードホルダ用通電部材を前記アノードに押し付けるための押付部材を備えたことを特徴とする請求項3記載のアノードホルダ。
- めっき槽内に基板とアノードを対向させて配置するめっき装置に用いられ、アノードに給電するためのアノードホルダにおいて、
アノードの裏面の略全面に接触可能な円板状の導電性材料からなる接触部材と、
前記接触部材を前記アノードに押し付けるための押付部材と、
前記アノードと前記接触部材と前記押付部材とを収容するアノードホルダベースとを有することを特徴とするアノードホルダ。 - 前記押付部材は、弾性部材からなることを特徴とする請求項4又は5記載のアノードホルダ。
- 前記アノードと前記接触部材は、ねじ止めにより前記アノードホルダベースに固定することを特徴とする請求項3又は5記載のアノードホルダ。
- 前記アノードマスクは円形状の開口を有し、前記円形状の開口の内径は前記アノードの外径より小さいことを特徴とする請求項3又は4記載のアノードホルダ。
- 前記アノードマスクは、基板側に向かって延びる円筒部を有することを特徴とする請求項8記載のアノードホルダ。
- 前記アノードマスクは、めっき液を抜くための液抜き穴を有することを特徴とする請求項8又は9に記載のアノードホルダ。
- 前記アノードマスクの前面に、アノードスラッジが透過しないフィルタ、またはめっき液中の高分子が透過せずイオンが透過する膜を設けたことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載のアノードホルダ。
- 前記アノードホルダベースの上部に、搬送用のハンドを有することを特徴とする請求項3乃至11のいずれか1項に記載のアノードホルダ。
- 前記アノードホルダベースの下部に、めっき液を抜くための液抜き穴を有することを特徴とする請求項3乃至12のいずれか1項に記載のアノードホルダ。
- 請求項3乃至13のいずれか1項に記載のアノードホルダと基板を保持した基板ホルダとを対向させて縦型に配置するめっき槽と、
前記アノードホルダを交換するための仮置き場と、
前記めっき槽と前記仮置き場との間で前記アノードホルダを搬送する搬送ロボットとを備えたことを特徴とするめっき処理装置。 - 前記アノードホルダを水洗する水洗槽を備えたことを特徴とする請求項14記載のめっき処理装置。
- 前記アノードホルダから水滴を除去するブロー槽を備えたことを特徴とする請求項15記載のめっき処理装置。
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