JP6795915B2 - アノードに給電可能な給電体及びめっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、めっき装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面にめっき処理を行う際にアノードに給電可能な給電バンド等の給電体に関するものである。

近年、半導体回路の配線やバンプ形成方法において、めっき処理を行って半導体ウエハ等の基板上に金属膜や有機質膜を形成する方法が用いられるようになってきている。例えば、半導体回路やそれらを接続する微細配線が形成された半導体ウエハの表面の所定個所に、金、銀、銅、はんだ、ニッケル、あるいはこれらを多層に積層した配線やバンプ（突起状接続電極）を形成する。このバンプを介してパッケージ基板の電極やTAB(Tape Automated Bonding)電極に半導体回路等を接続する。この配線やバンプの形成方法としては、電気めっき法、無電解めっき法、蒸着法、印刷法といった種々の方法がある。半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、狭ピッチ化に伴い、微細化に対応可能で膜付け速度の速い電気めっき法（例えば特許文献１）が多く用いられるようになってきている。現在最も多用されている電気めっきによって得られる金属膜は、高純度で、膜形成速度が速く、膜厚制御方法が簡単であるという特長がある。

配線の微細化の要求がますます高まり、基板上に形成される配線の微細化に伴って、アノードへの通電の安定性のレベルが従来よりも高く求められるようになった。

図１８は、基板とアノードを垂直に配置したいわゆる縦型浸漬式のめっき装置の従来例を示す概略図である。このめっき装置は、内部にめっき液Ｑ１を保有するめっき槽３４内に、アノードホルダ１５６に保持したアノード５と、基板ホルダ１８に保持した基板ＷＦとを両者の面が平行になるように対向して設置する。めっき電源１０５によってアノード５と基板ＷＦ間に通電することで基板ホルダ１８から露出している基板ＷＦの被めっき面Ｗ１に電気めっきを行う。なお、めっき槽３４には、めっき液供給口１１１からめっき槽３４内に供給しためっき液Ｑ１をめっき液排出口１１２から排出して循環させるめっき液循環手段１０６が設けられている。

アノード５への給電には、アノード５の外周に給電バンドを接触させて行う方式がある。すなわち、アノードホルダ１５６に、アノード５を取り付ける場合に、アノード５の外周にバンドを接触させてバンドを装着する。バンドを装着したアノード５を有するアノードホルダ１５６を、めっき液中で基板と対向させる。めっき時は、アノード５にバンドを介して給電する（特許４９４２５８０号）。

アノード５には、めっき電流により溶解する溶解性アノードとめっき電流により溶解しない不溶解性アノードがある。めっきプロセスにおいては、めっき液中の金属イオンが被めっき対象物に析出するとともに、めっき液中の金属イオン濃度が低下する。継続的にめっきを行うには、この濃度が低下した金属イオンをめっき液に継続的に補充していかなくてはならない。よって、一般に、不溶解性アノードを用いためっき装置は、めっき金属イオンをめっき液へ補充することをアノード溶解以外の方法で継続的に実施しなくてはならないため、溶解性アノードを用いためっき装置よりもコストがかかる。そのため、溶解性アノードを用いためっき装置が多く使用されてきた。特許４９４２５８０号に開示するアノードホルダ１５６に溶解性アノードを装着して、電解めっきを行う場合、以下の問題があることがわかった。すなわち、めっきの進行と共に溶解性アノードの厚さが減少するが、アノード５の外周部分も溶解する。そのためアノード５の直径が小さくなり、バンドとアノード５の接触状態が悪化する。バンドとアノード５の接触状態が悪化すると、図１９
に示すように通電が安定しない状態が生じることが分かってきた。

図１９は、アノード５に供給する電圧を示し、縦軸は電圧、横軸は時間である。曲線６２は、めっき開始時の電圧を示し、曲線６４は、めっきがある程度進行した時の電圧を示す。めっき電源１０５は定電流電源である。バンドとアノード５の接触状態が悪化すると、バンドとアノード５との間の接触抵抗が大きくなる。そのため、めっき開始時の電圧よりも、めっきがある程度進行した時の電圧の方が、電圧値が大きくなる。また、接触状態が悪化するため、曲線６４は、ノイズを多く含む。

アノード５の外周部分は、例えば以下の溶解量を示す。含りん銅（Ｃｕ−Ｐ）溶解性アノードの場合、めっき開始時に厚さ15mmのアノードが、めっきが進行して5mmにまで厚みが減った場合、アノード５の直径は、0.5mm程度、溶解することがある。このとき、アノード５の外周の長さは、めっき開始時よりも約1.57mm減少した。アノード５が溶解する前にアノード５に接触していたバンドは、アノード５の外周が、1.57mm分、減った場合、バンドの緩みが生じる。結果としてバンドとアノード５の接触状態が悪化し、上述のように給電が不安定になってしまう。

溶解性アノードを用いて、電解めっきを行う場合、別の問題があることもわかった。バンドの継目部分(バンドの端部部分)は、アノード５の外周部がバンドにより被覆されていない。被覆されていないため、アノード５の外周部がめっき液に露出している。露出部分のアノード５の溶解速度は、バンドが接触してアノードが被覆されているアノード５の他の外周部に比べて大きくなる。含りん銅アノードの場合、例えば、めっき開始時に厚さ15mmのアノードが、めっきが進行して5mmにまで厚みが減った場合、2.5mmの凹みが露出部分のアノード５に生じることが新たにわかってきた。凹みもバンドの緩みの原因となり、アノード５への給電が不安定になる。

溶解性アノードを装着して、電解めっきを行う場合、さらに、以下の問題があることがわかった。めっき開始時は、アノード５の厚みと、バンドの厚み方向の幅は、ほぼ一致する。従って、めっき開始時は、アノード５の厚み方向の中心と、バンドの厚み方向の中心は一致している。しかし、めっきが進行すると、アノード５の表面側は溶解して消滅するが、アノード５の裏面側は溶解しない。従って、バンドは、アノード５の表面側ではアノード５に接触せず、アノード５の裏面側ではアノード５に接触する。めっきが進行すると、アノード５の厚み方向の中心は、アノード５の裏面側に移動するが、バンドの厚み方向の中心は変化しない。これは、溶解したアノードの厚み方向の中心と、バンドの厚み方向の中心がずれることを意味する。中心がずれると、アノード５とバンドの接触状態が不安定になってしまうということもわかった。

特許４９４２５８０号

本発明は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、アノードの溶解が進行した時に、給電体とアノードとの接触状態の悪化を従来技術よりも低減できる給電体を提供することである。

また、他の目的として、給電体の端部部分におけるアノードの溶解速度を従来技術よりも低減できる給電体を提供することである。

また、他の目的として、アノードの溶解が進行した時に、アノードの厚み方向の中心と、給電体の厚み方向の中心のずれを、従来技術よりも低減できる給電体を提供することである。

上記課題を解決するために、第１の形態では、基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、前記アノードの外周に配置可能な本体部と、前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能な力付加部材とを有する給電体という構成を採っている。

本実施形態では、本体部が囲む領域に向かう方向に本体部に力を加える力付加部材を有するため、アノードの溶解が進行した時に、給電体とアノードとの接触状態を良好に維持できる。すなわち、給電体とアノードとの接触状態の悪化を従来技術よりも低減できる。

第２の形態では、前記力付加部材は、前記領域の外周方向における前記本体部の２つの端部のうちの少なくとも１つに配置される端部部材を有し、前記端部部材は、前記２つの端部を互いに接近させるように前記２つの端部に第２の力を加えることが可能であり、前記２つの端部に前記第２の力を加えることにより、前記本体部に前記第１の力を加えることが可能である給電体という構成を採っている。

第３の形態では、前記力付加部材は、前記本体部の少なくとも２つの部分を連結する連結部材を有し、前記連結部材は、前記領域の外部に前記領域を横断する方向に配置され、かつ、前記少なくとも２つの部分を互いに接近させるように前記少なくとも２つの部分に前記第１の力を加えることが可能であることが可能である給電体という構成を採っている。

第４の形態では、前記アノードの外周に配置可能な導電体を有し、前記本体部は、前記導電体の外周に配置可能である給電体という構成を採っている。

第５の形態では、前記アノードの厚さ方向における前記本体部の幅は、前記アノードの厚さより小さい給電体という構成を採っている。

第６の形態では、基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、前記アノードの外周に配置可能な本体部と、前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能な力付加部材とを有し、前記力付加部材は、前記本体部の少なくとも２つの部分を連結する連結部材を有し、前記連結部材は、前記領域の外部に前記領域を横断する方向に配置され、かつ、前記少なくとも２つの部分を互いに接近させるように前記少なくとも２つの部分に前記第１の力を加えることが可能である給電体という構成を採っている。

第７の形態では、基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、前記アノードの外周に配置可能な導電体と、前記導電体の外周に配置可能な本体部とを有する給電体という構成を採っている。

本実施形態では、アノードの外周に導電体があり、導電体の外周に本体部がある。従って、アノードと本体部との間に導電体があり、本体部の端部部分においてアノードは、導電体により被覆されている。アノードは、本体部の端部部分においてめっき液に露出していないため、アノードには露出部分が存在しない。このためアノードの溶解速度は、本体部の端部部分と、その他の部分において同じである。すなわち、本体部の端部部分におけるアノードの溶解速度を従来技術よりも低減できる。

導電体の材料としては、イオン化傾向がアノード材料より小さい材料、もしくは不動態膜を形成してめっき液中で溶解しない材料が好ましい。イオン化傾向がアノード材料より小さい材料のうち、不動態膜を形成しない材料は、アノードとの間に局部電池を形成して、アノードを溶解させる可能性がある。従って、イオン化傾向がアノード材料より小さい材料のうち、不動態膜を形成しない材料よりも、不動態膜を形成する材料が好ましい。従って、導電体の材料としては、不動態膜を形成してめっき液中で溶解しない材料が、好ましい。

第８の形態では、基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、前記アノードの外周に配置可能な本体部を有し、前記アノードの厚さ方向における前記本体部の幅は、前記アノードの厚さより小さい給電体という構成を採っている。

本実施形態では、めっき開始時は、アノードの厚さ方向における本体部の幅は、アノードの厚さより小さい。めっき開始時に、本体部をアノードの裏面側にできるだけ近づけて装着すると、本体部の厚み方向の中心を、アノードの厚み方向の中心よりもアノードの裏面側に近く配置することができる。めっきが進行すると、アノードの表面側は溶解して消滅するが、アノードの裏面側はアノード表面側の溶解に比較すると溶解は極めて小さい。アノードの厚さ方向における本体部の幅は、めっき開始時においてアノードの厚さより小さいため、めっき開始後においても本体部は、アノードに接触している幅の割合が従来よりも増える。めっきが進行すると、アノードの表面側が溶解し、アノードの厚み方向の中心は、アノードの裏面側に移動し、本体部の厚み方向の中心に接近してくる。アノードの厚み方向の中心が接近してくるため、アノードの厚み方向の中心と、本体部の厚み方向の中心のずれを、従来技術よりも低減できる。アノードと本体部の接触状態が不安定になることが従来技術よりも低減する。

第９の形態では、第７及び第８の形態において前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に力を加えることが可能な力付加部材を有する給電体という構成を採っている。

第１０の形態では、前記アノードは、溶解アノードである、という構成を採っている。

第１１の形態では、めっき液を収容可能なめっき槽と、前記アノードが配置可能な、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の給電体と、前記基板を保持可能な基板ホルダと、前記給電体及び前記基板との間で通電可能なめっき電源と、を備え、前記基板ホルダを前記めっき液に浸漬させて、前記基板をめっき可能なめっき装置という構成を採っている。

本発明の実施形態のハンド部を備えためっき装置の全体配置図である。 図２はアノードを保持した給電バンドの正面図である。 図３は給電バンドの側面図である。 図４は、締結部の詳細を示す図であり、図２のＡ部拡大図である。 図５は給電バンドを示す斜視図である。 図６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る。 図７は図６のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図８はアノードホルダの分解斜視図である。 図９はアノードホルダをめっき液に浸漬した状態を示す図である。 図１０(ａ)は、アノード５を保持した本体部１の平面図であり、図１０(ｂ)は、図１０(ａ)のＡＡ断面図である。 図１１(ａ)は、バネ８２を用いた給電体を示し、図１１(ｂ)は、端部１ａ、１ｂの拡大図を示す。 図１２は、アノード５に供給する電圧の、めっきの進行に伴う変化を示す。 図１３は、連結部材９０が、アノード５の裏面側に装着される前の状態を示す。 図１４は、連結部材９０が、アノード５の裏面側に装着された後の状態を示す。 図１５(ａ)は、導電体１４２が無い場合の給電体を示し、図１５(ｂ)は、導電体１４２がある場合の給電体を示す。 図１６は、図１１に示す実施形態に、アノードの外周に配置可能な薄い導電体１４２を追加した例を示す。 図１７は、本発明の別の実施形態を示す。 図１８は基板とアノードを垂直に配置したいわゆる縦型浸漬式のめっき装置の従来例を示す概略図である。 図１９は、アノード５に供給する電圧を示す。 図２０は、連結部材９０が、アノード５の裏面側に装着される前の状態を示す。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態の給電バンド(給電体)を備えためっき装置の全体配置図を示す。本実施形態において、基板にめっきを行うめっき装置は、例えば半導体基板の表面に形成されたバンプを形成するバンプめっき装置である。めっき装置は、基板の内部に設けた、直径１０〜２０μｍ、深さ７０〜１５０μｍ程度の、アスペクト比が高く、深さの深いビアホールへのめっきを行うめっき装置等でもよい。本実施形態のめっき装置は、基板ホルダ１８に基板をロードし、又は基板ホルダ１８から基板をアンロードするロード／アンロード部１７０Ａと、基板を処理する処理部１７０Ｂとに大きく分けられる。

図１に示すように、ロード／アンロード部１７０Ａには、カセットテーブル５６と、アライナ１４と、スピンドライヤ５８が備えられている。２台のカセットテーブル５６は、半導体ウェハ等の基板ＷＦを収納したカセット５４を搭載する。アライナ１４は、基板ＷＦのオリエンテーションフラットやノッチなどの位置を所定の方向に合わせる。スピンドライヤ５８は、めっき処理後の基板ＷＦを高速回転させて乾燥させる。アライナ１４とスピンドライヤ５８の近くには、基板ホルダ１８を載置して基板ＷＦの基板ホルダ１８との着脱を行う基板着脱部２０が設けられる。カセットテーブル５６と、アライナ１４と、スピンドライヤ５８と、基板着脱部２０の中央には、これらの間で基板ＷＦを搬送する搬送用ロボットからなる基板搬送装置２２が配置されている。

そして、処理部１７０Ｂには、基板着脱部２０側から順に、基板ホルダ１８の保管及び一時仮置きを行うストッカ（ワゴン）２４、基板ＷＦを純水に浸漬させるプリウェット槽２６、基板ＷＦの表面に形成したシード層等の表面の酸化膜をエッチング除去するプリソーク槽２８、基板ＷＦの表面を純水で水洗する第１の水洗槽３０ａ、洗浄後の基板ＷＦの水切りを行うブロー槽３２、第２の水洗槽３０ｂ及びめっき槽３４が順に配置されている。このめっき槽３４は、オーバーフロー槽３６の内部に複数のめっきユニット３８を収納して構成される。各めっきユニット３８は、内部に１個の基板ホルダ１８を収納して、銅めっき等のめっきを施すようになっている。

更に、これらの各機器の側方に位置して、これらの各機器の間で基板ホルダ１８を基板ＷＦとともに搬送する、例えばリニアモータ方式を採用した基板ホルダ搬送部４０が備えられている。この基板ホルダ搬送部４０は、第１のトランスポータ４２と、第２のトランスポータ４４を有している。第１のトランスポータ４２は、基板着脱部２０とストッカ２４との間で基板ＷＦを搬送する。第２のトランスポータ４４は、ストッカ２４、プリウェット槽２６、プリソーク槽２８、水洗槽３０ａ，３０ｂ、ブロー槽３２及びめっき槽３４との間で基板ＷＦを搬送する。

また、この基板ホルダ搬送部４０のオーバーフロー槽３６を挟んだ反対側には、駆動するパドル駆動装置４６が配置されている。パドル駆動装置４６は、各めっきユニット３８の内部に位置してめっき液を攪拌する掻き混ぜ棒としてのパドル（図示せず）を駆動する。

基板着脱部２０は、レール５０に沿ってスライド自在な平板状の２個の載置プレート５２を備えている。この載置プレート５２の各々に１個、合計２個の基板ホルダ１８を水平状態で並列に載置する。２個の基板ホルダ１８のうちの一方の基板ホルダ１８と基板搬送装置２２との間で基板ＷＦの受渡しを行う。その後、この載置プレート５２を横方向にスライドさせて、他方の基板ホルダ１８と基板搬送装置２２との間で基板ＷＦの受渡しを行う。

載置プレート５２は、回転軸(図示せず)を中心に垂直位置、水平位置へ９０°可動する。載置プレート５２を垂直方向に回転させた後、基板ホルダ搬送部４０へ基板ホルダ１８を渡す。

基板ホルダ１８は、基板のめっき処理の際に、基板の端部及び裏面をめっき液からシールし被めっき面を露出させて保持する。また、基板ホルダ１８は、基板の被めっき面の周縁部と接触し、外部電源（めっき電源）から給電するための接点を備えても良い。基板ホルダ１８は、めっき処理前にストッカ２４に収納され、めっき処理時には基板ホルダ搬送部４０により、基板搬送装置２２、めっき処理部の間を移動し、めっき処理後にワゴンへと再び収納される。めっき装置においては、基板ホルダ１８に保持された基板をめっき槽３４のめっき液に鉛直方向に浸漬し、めっき液をめっき槽３４の下から注入しオーバーフローさせつつめっきが行われる。めっき槽３４は、既述のように複数のめっきユニット３８を有することが好ましい。各々のめっきユニット３８では、1枚の基板を保持した１つの基板ホルダ１８がめっき液に垂直に浸漬され、めっきされる。各々のめっきユニット３８には基板ホルダ１８の挿入部、基板ホルダ１８への通電部、アノード、パドル攪拌装置、遮蔽板を備えていることが好ましい。アノードはアノードホルダに取り付けて使用し、基板と対向するアノードの露出面は基板と同心円状となっている。基板ホルダ１８に保持された基板は、めっき処理部の各処理槽内の処理流体で処理が行われる。

めっき処理部の各処理槽の配置は、例えば、めっき液を２液使用するタイプのめっき装置とする場合には、工程順に、前水洗槽、前処理槽、リンス槽、第１めっき槽、リンス槽、第２めっき槽、リンス槽、ブロー槽、といった配置としてもよいし、別の構成としてもよい。各処理槽の配置は工程順に配置することが、余分な搬送経路をなくす上で好ましい。めっき装置内部の、槽の種類、槽の数、槽の配置は、基板の処理目的により自由に選択可能である。

基板ホルダ搬送部４０の第１のトランスポータ４２、第２のトランスポータ４４は基板ホルダを懸架するアームを有し、アームは基板ホルダ１８を垂直姿勢で保持するためのリフターを有する。基板ホルダ搬送部は、走行軸に沿って、基板着脱部２０、めっき処理部の間をリニアモータなどの搬送機構（図示せず）により移動可能である。基板ホルダ搬送
部４０は、基板ホルダ１８を垂直姿勢で保持し搬送する。基板ホルダを収納するストッカは、複数の基板ホルダ１８を垂直状態で収納することができる。

ここで、めっき液の種類は、特に限られることはなく、用途に応じて様々なめっき液が用いられる。例えば、ＴＳＶ（Through-Silicon Via、Ｓｉ貫通電極）用めっきプロセスの場合のめっき液を用いることができる。

また、めっき液としては、Ｃｕ配線を有する基板の表面に金属膜を形成するためのＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）やＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）などを含むめっき液が用いられてもよい。また、絶縁膜中にＣｕが拡散することを防止するため、Ｃｕ配線が形成される前に基板の表面や基板の凹部の表面に設けられるバリア膜を形成するためのめっき液、例えばＣｏＷＢやＴａ（タンタル）を含むめっき液が用いられてもよい。

以上のように構成されるめっき処理装置は、上述した各部を制御するように構成されたコントローラ（図示せず）を有する。コントローラは、所定のプログラムを格納したメモリ（図示せず）と、メモリのプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）（図示せず）と、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される制御部（図示せず）とを有する。制御部は、例えば、基板搬送装置２２の搬送制御、基板ホルダ搬送部４０の搬送制御、めっき槽３４におけるめっき電流及びめっき時間の制御等を行うことができる。また、コントローラは、めっき装置及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとデータのやり取りをすることができる。ここで、メモリを構成する記憶媒体は、各種の設定データや後述するめっき処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体としては、コンピューターで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。

次に、給電バンド（給電体）の詳細について説明する。本発明の実施形態に係わる給電バンドを説明する前に、比較例としての給電バンドを説明する。比較例の給電バンドは、給電バンドの本体部が囲む領域に向かう方向に本体部に力を加えることが可能な力付加部材を有しない。図２〜図９は、比較例の給電バンドを示す図である。図２はアノードを保持した給電バンドの正面図であり、図３は給電バンドの側面図である。

図２および図３に示すように、本体部１は、チタン等の導電性の材料からなる帯状の薄板を円形にしたものである。円板状のアノード５が本体部１の内側に嵌められる。本体部の両端部１ａ，１ｂをボルト６およびナット７によって締め付けてアノード５を固定する。本体部１は、一例として、１ｍｍ〜３ｍｍの厚さを有し、１ｃｍ〜２ｃｍの幅を有する。なお、めっき対象物の基板ＷＦが円板状なので、アノード５は基板と同じ形状の円板状になっている。また、アノード５は、外径１５０ｍｍ〜３００ｍｍ、厚さ１ｃｍ〜２ｃｍの円板状である。なお、本発明の実施形態では、基板ＷＦの形状は円板状に限られず、三角形等の多角形も可能である。

図４は、締結部の詳細を示す図であり、図２のＡ部拡大図である。図４に示すように、本体部１の両端部１ａ，１ｂにボルト６が挿通され、ボルト６にダブルナット７が螺合されることにより、アノード５は本体部１により締め付け固定される。これにより、円板状のアノード５の周縁部の全周又は略全周は本体部１の内周面に緊密に接触することになる。

図２および図４に示すように、本体部１の一方の端部１ａには、ボルト８およびダブル
ナット９により導電性ブラケット２が固定されており、導電性ブラケット２の先端部に接点部３が設けられている。そして、接点部３がめっき槽に取り付けられている接点部（図示せず）と接触することにより、接点部に給電されるようになっている。

図５は本体部１を示す斜視図である。図５に示すように、本体部１は、細い帯状の薄板を湾曲させて円形にし、その両端部１ａ，１ｂを９０°程度に折曲して形成されている。そして、本体部１の両端部１ａ，１ｂには、前記ボルト６を挿通するためのボルト挿通孔１ｃが形成されている。また本体部の一方の端部１ａは他方の端部１ｂより長くなっていて、長い方の端部１ａに前記ボルト８を挿通するための切り欠き１ｄが形成されている。

次に、図２〜図５に示すアノード５および本体部１を保持するアノードホルダ１５６について図６〜図８を参照して説明する。図６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７は図６のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図８はアノードホルダの分解斜視図である。

図６および図７に示すように、アノードホルダ１５６は、アノードホルダベース１１と、裏面カバー１２と、アノードマスク１３とから構成されている。アノードホルダベース１１は、本体部１に保持されたアノード５を取り付けるためのものである。裏面カバー１２は、アノードホルダベース１１の背面側に取り付けられアノード５の裏面側を押さえる。アノードマスク１３は、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。

図８に示すように、アノードホルダベース１１は略矩形状の薄板から構成され、その中央部に本体部１に保持されたアノード５を収容するための円形状の収容孔１１ａを有している。またアノードホルダベース１１の上端には、消耗したアノードを交換する際にロボットで搬送可能とするための略Ｔ字状の一対のハンド１１ｂ，１１ｂが形成されている。図６に示すように、本体部１に接続された導電性ブラケット２の先端部の接点部３は、ハンド１１ｂの下部により保持されている。さらに、アノードホルダベース１１の下部には、図７に示すように、アノード交換時、めっき槽より持ち上げたときにめっき液の液切れがよいようにめっき液抜き用の穴１１ｈが形成されている。

また、図８に示すように、裏面カバー１２は、略矩形状の薄板から構成され、その中央部に円形状の押さえ部１２ａが形成されている。図７に示すように、円形状の押さえ部１２ａは、その周辺部よりわずかに厚く形成されていて、収容孔１１ａ内に入り込むようになっており、押さえ部１２ａがアノード５の裏面を押さえるようになっている。

一方、アノードホルダベース１１に取り付けられるアノードマスク１３は、中央部に開口１３ａを有する円環状の板状部品からなっている。アノードマスク１３の前記開口１３ａの内径はアノード５の外径より小さく、アノードマスク１３はアノード５の外周部を覆う（マスクする）ようになっている。このアノードマスク１３の開口径によってアノード５の表面の電場を制御することができるようになっている。アノードマスク１３は、例えば、塩化ビニール、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）材料から形成されている。

図９は、アノードホルダ１５６をめっき液に浸漬した状態を示す図である。図９に示すように、アノードホルダ１５６は、略Ｔ字状の一対のハンド１１ｂ，１１ｂがめっき液上面Ｌよりやや上方に位置するように配置される。アノードホルダ１５６の一方のハンド１１ｂにより保持された接点部３は、めっき槽に設けられたホルダ１５に固定された接点板１６と接触することにより、給電される。なお、接点板１６は給電用配線１７を介してめっき電源（図示せず）に接続されている。

また、水洗槽３０とめっき槽３４との間には、アノードホルダ１５６の交換及び一時仮置きを行う仮置き場(図示せず)が配置されている。

一方、アノードホルダ１５６の上部には、上述したように、アノードホルダ１５６を搬送したり、吊下げ支持する際の支持部となる一対の略Ｔ字状のハンド１１ｂが設けられている（図６、図９参照）。そして、仮置き場内においては、仮置き場の周壁上面にハンド１１ｂを引っかけることで、アノードホルダ１５６を垂直に吊下げ保持できる。また吊下げ保持したアノードホルダ１５６のハンド１１ｂを基板ホルダ搬送部４０で把持してアノードホルダ１５６を搬送するようになっている。なお、プリウェット槽２６、プリソーク槽２８、水洗槽３０、ブロー槽３２及び３４内においても、アノードホルダ１５６は、ハンド１１ｂを介してそれら機器の周壁に吊下げ保持される。

ここで、比較例の給電バンドが有する問題点について、図１０により説明する。図１０(ａ)は、アノード５を保持した本体部１の平面図である。図１０(ｂ)は、図１０(ａ)のＡＡ拡大断面図である。図１０(ｂ)において、点線で示すアノード５は、めっき開始時のアノード５を示し、厚さ６６を有する。実線で示すアノード５ａは、めっきがある程度進行した時のアノード５を示し、厚さ６６の半分程度の厚さ６８を有する。アノードの溶解の状態によっては、アノード５の表面側に位置する本体部１の部分７０は、アノード５とほとんど接触しておらず、本体部１とアノード５の接触状態が悪化している（問題点Ａ）。

本体部１の端部１ａ，１ｂ周辺では、アノード５の外周部が本体部１により被覆されていない。被覆されていないため、アノード５の外周部がめっき液に露出している。露出部分のアノード５の溶解速度は、本体部１が接触してアノードが被覆されているアノード５の他の外周部７５に比べて大きくなる。そのため、凹み７２が生じている。凹み７２において、本体部１とアノード５の接触状態が、特に悪化している（問題点Ｂ）。

ところで、めっき開始時は、アノード５の厚み方向の中心７６と、本体部１の厚み方向の中心７６は一致している。めっきが進行すると、アノード５ａの厚み方向の中心７８は、中心７６に対してアノード５の裏面側に移動している。しかし、本体部１の厚み方向の中心７６は変化しない。溶解したアノード５ａの厚み方向の中心７８と、本体部１の厚み方向の中心７６がずれる。中心がずれると、本体部１によるアノード５の締め付けが不安定になり、アノード５と本体部１の接触状態が不安定になる（問題点Ｃ）。

問題点Ａを改善できる本発明の一実施形態について、図１１により説明する。本実施形態では、給電バンド１５８は、本体部１と力付加部材とを有する。力付加部材は給電バンド１５８の本体部１に配置される。力付加部材は、本体部１から、本体部１が囲む領域８０に向かう方向８６に本体部１に第１の力１００を加えることが可能なバネ（端部部材）８２である。図１１(ａ)は、バネ８２を用いた給電体を示し、図１１(ｂ)は、端部１ａ、１ｂの拡大図を示す。

領域８０の外周方向８４における本体部１の２つの端部１ａ，１ｂのうちの端部１ｂにバネ８２は、ワッシャ８８を介して配置される。バネ８２は、２つの端部１ａ、１ｂを互いに接近させるように２つの端部１ａ，１ｂに力(第２の力)９６を加える。２つの端部に第２の力９６を加えることにより、本体部１に第１の力１００を加えることが可能である。この結果、バネ８２は、本体部１から、本体部１が囲む領域８０に向かう方向８６に、本体部１に第１の力１００を加えることが可能である。力９６の大きさは、４０Ｎ以上、かつ８０Ｎ以下が好ましい。例えば、２つの端部１ａ，１ｂに、それぞれ４９Ｎの力９６を加える。

バネ８２は、本実施形態では、端部１ｂに設けられているが、端部１ａに設けてもよい。また、２つの端部１ａ，１ｂのそれぞれに１個ずつ、合計２個設けてもよい。使用されるバネのタイプとしては、圧縮コイルばね、板バネ等が可能である。バネの材料としては、チタン合金、ステンレス、ピアノ線、ハステロイ、インコネル等がある。

本実施形態によるアノード５に供給する電圧の、めっきの進行に伴う変化を図１２に示す。図１２は、アノード５に供給する電流を一定としたときの電圧を示し、縦軸は電圧、横軸は時間である。曲線１５０は、アノード５が１０％消費された（すなわちアノード５の厚みが１０％減少した）時の電圧を示し、曲線１５２は、アノード５が５０％消費された時の電圧を示し、曲線１５４は、アノード５が８５％消費された時の電圧を示す。従来技術に係わる図１９と比較すると、図１９の曲線６２と曲線６４では、電圧は、約０．５Ｖ変化している。しかし、図１２の曲線１５０と曲線１５４では、電圧は、約０．２Ｖ変化したのみであった。本実施形態の接触状態が良好であることは、曲線１５４を曲線６４と比較すると、ノイズが少ないことからもわかる。曲線１５４から、８５%以上、アノード５が厚み方向に溶解した後も、良好な接触状態が維持されている。

次に、問題点Ａを改善できる本発明の別の一実施形態について、図１３、１４により説明する。本実施形態では、力付加部材は、本体部１の８つの部分９２ａ〜９２ｈを互いに連結する連結部材９０である。なお、本発明は、８つの部分９２ａ〜９２ｈを互いに連結する連結部材９０に限られない。２つ以上の部分を互いに連結する連結部材９０であればよい。図１３は、連結部材９０が、アノード５の裏面側に装着される前の状態を示す。図１３(ａ)は平面図であり、図１３(ｂ)は、図１３(ａ)のＡＡ断面図である。図１４は、連結部材９０が、アノード５の裏面側に装着された後の状態を示す。図１４(ａ)は平面図であり、図１４(ｂ)は、図１４(ａ)のＡＡ断面図である。

連結部材９０は、本体部１が囲む領域８０の外部に、領域８０を横断する方向９４に配置される。連結部材９０は、８つの部分９２ａ〜９２ｈを互いに接近させるように第１の力１００ａ〜１００ｈを加えることが可能である。

これについて説明する。連結部材９０は、中央部１２０と、中央部１２０から分岐する８つの枝部１２２ａ〜１２２ｈとを有する。枝部１２２ａ〜１２２ｈのそれぞれの２つの端部のうち、一方は、中央部１２０に接続し、他方は８つの部分９２ａ〜９２ｈに溶接されている。図１３では、図示の簡明化のために、枝部１２２ｇにのみ参照符号を付してある。中央部１２０には、４カ所のくり貫き箇所１２４ａ，１２４ｃ、１２４ｅ，１２４ｇがあり、くり貫きにより板バネ１２６ａ，１２６ｃ、１２６ｅ，１２６ｇを生成している。枝部１２２ａ〜１２２ｈのそれぞれには、１カ所のくり貫き箇所１２８ａ〜１２８ｈがあり、くり貫きにより板バネ１３０ａ〜１３０ｈを生成している。

板バネ１２６ａ〜１２６ｇ及び板バネ１３０ａ〜１３０ｈが、くり貫きにより、どのように製作されるかについて図２０により、さらに説明する。図２０は、図１３と同一の図である。ただし、図１３における塗りつぶしを、図２０では削除している。図２０(ａ)は平面図であり、図２０(ｂ)は、図２０(ａ)のＡＡ断面図である。中央部１２０の４カ所のくり貫き箇所１２４ａ，１２４ｃ、１２４ｅ，１２４ｇは、同様に構成されているため、くり貫き箇所１２４ｅについて説明する。枝部１２２ａ〜１２２ｈの８カ所のくり貫き箇所１２８ａ〜１２８ｈ、同様に構成されているため、くり貫き箇所１２８ｈについて説明する。

中央部１２０のくり貫き箇所１２４ｅは、四角形を構成する４辺１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ，１６４ｄのうち、３辺１６４ａ，１６４ｃ，１６４ｄにおいて、切断されている。辺１６４ｂは、切断されておらず、中央部１２０に接続している。切断された板バネ
１２６ｅは、アノード５の方へ曲げられている。枝部１２２ｈのくり貫き箇所１２８ｈは、四角形を構成する４辺１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄのうち、３辺１６２ａ，１６２ｃ，１６２ｄにおいて、切断されている。辺１６２ｂは、切断されておらず、枝部１２２ｈに接続している。切断された板バネ１３０ｈは、アノード５の方へ曲げられている。

枝部１２２ａ〜１２２ｈと中央部１２０は、その断面が図１３（ｂ）に示すように波型をしている。そのため、バネとして作用可能であり、弾性力を生成可能である。図１３（ａ）に示すように、アノード５に装着される前の状態では、本体部１の内径は、アノード５の外径より小さくなるように製作されている。本体部１の内径を広げながら、アノード５を本体部１に入れて、ボルト６とナット７で本体部１をアノード５に固定する。アノード５を装着すると、枝部１２２ａ〜１２２ｈと中央部１２０は、広げられるため、元に戻ろうとするばね力(第１の力)１００ａ〜１００ｈを生成する。

なお、本実施例では、板バネ１３０ａ〜１３０ｈ及び板バネ１２６ａ，１２６ｃ、１２６ｅ，１２６ｇも第１の力１００ａ、１００ｅを生成することに寄与する。これについて説明する。板バネ１２６及び板バネ１３０の自由端(先端)１３２は、図１３(ｂ)に示すように、連結部材９０がアノード５に装着された時に、アノード５により、撓まされる位置にある。

アノード５の装着後、板バネ１２６及び板バネ１３０の自由端１３２は、図１４に示すように、アノード５の裏面によって曲げられる。その結果、曲げられたことによって生じる反力(バネ力)は、枝部１２２ａ〜１２２ｈと中央部１２０を、アノード５の裏面から離す方向に作用する。枝部１２２ａ〜１２２ｈと中央部１２０がアノード５の裏面から離れる方向の力を受けることにより、枝部１２２ａ〜１２２ｈと中央部１２０は、ばね力(第１の力)１００ａ〜１００ｈを生成する。

枝部１２２ａ〜１２２ｈ、中央部１２０および板バネ１３０ａ〜１３０ｈ及び板バネ１２６ａ，１２６ｃ、１２６ｅ，１２６ｇによって、第１の力１００ａ〜１００ｈが生成される。めっきが進行して、アノード５の外径が小さくなっても、本体部１の各部が常に、より小さい内径になるように、領域８０内に向かう方向に引かれている。本体部１が領域８０内に引かれているため、アノード５の外径が小さくなっても、本体部１との間で良好な接触を保てる。

第１の力１００ａ〜１００ｈの大きさは、それぞれ、２０Ｎ以上が好ましい。例えば、３０Ｎである。なお、締め付け力をあまりに大きな値（例えば、１０００N）とすると、めっき処理を継続して溶解アノードが消耗してしまった場合に、めっき処理の最中で溶解アノードそのものが破壊されてしまうおそれもありうるため好ましくない。

次に、図１５により、既述の問題点Ｂを改善できる別の実施形態について説明する。本実施形態では、給電体１６０は、アノードの外周全体に配置可能な薄い導電体１４２と、導電体１４２の外周に配置可能な本体部１とを有する。図１５(ａ)は、導電体１４２が無い場合の比較例の給電体を示し、図１５(ｂ)は、導電体１４２がある場合の本発明の実施形態に係わる給電体を示す。本体部１とアノード５の間に、チタンなどの導体の薄い導電体１４２を全周にわたって巻くことにより、アノード５の側面が直接めっき液に露出することが防止できる。特に本体部１の端部１ａ，１ｂにおけるアノード５の側面１４４の露出を防ぐことができる。

なお、図１１に示す実施形態に、アノードの外周に配置可能な薄い導電体１４２を追加してもよい。追加した例を図１６に示す。

次に、図１７により、既述の問題点Ｃを改善できる別の実施形態について説明する。本実施形態では、給電バンドは、アノードの外周に配置可能な本体部１を有する。アノード５の厚さ方向１４６における本体部１の幅１４８は、アノード５の厚さ６６より小さい。本実施形態では、アノード５の厚さ方向１４６における本体部１の幅１４８は、アノード５の厚さ６６の半分である。

めっき開始前に、本体部１をアノード５の裏面側にできるだけ近づけて装着する。本体部１の厚み方向の中心を、アノード５の厚み方向の中心よりもアノード５の裏面側に近く配置する。本実施形態では、本体部１は、アノード５の側面のうち、アノード５の裏面側の半分にのみ配置されている。本体部１をアノード５の外周に巻きつけるときの締結部分にはバネ８２を取付ける。アノード５の直径が溶解により小さくなった場合に、本体部１の直径を小さくなるように、バネ力を使用している。

めっきが進行すると、アノード５の表面側は溶解して消滅するが、アノード５の裏面側は溶解しない。めっき開始時において、アノード５の厚さ方向１４６における本体部１の幅１４８は、アノード５の厚さ６６より小さいため、本体部１は、アノード５に接触している幅の割合が、めっき開始後においても、従来よりも増える。めっきが進行すると、アノード５の表面側が溶解し、アノード５の厚み方向１４６の中心は、アノード５の裏面側に移動し、本体部１の厚み方向の中心に接近してくる。アノード５の厚み方向の中心が接近してくるため、アノード５の厚み方向の中心と、本体部１の厚み方向の中心のずれを、従来技術よりも低減できる。アノード５と本体部１の接触状態が不安定になることが従来技術よりも低減する。

以上、本発明の実施形態の例について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。例えば、いわゆるカップ式の電解めっき装置に本発明を適用することも可能である。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
前記アノードの外周に配置可能な本体部と、
前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能な力付加部材とを有することを特徴とする給電体。［形態２］
前記力付加部材は、前記領域の外周方向における前記本体部の２つの端部のうちの少なくとも１つに配置される端部部材を有し、前記端部部材は、前記２つの端部を互いに接近させるように前記２つの端部に第２の力を加えることが可能であり、前記２つの端部に前記第２の力を加えることにより、前記本体部に前記第１の力を加えることが可能であることを特徴とする形態１記載の給電体。
［形態３］
前記力付加部材は、前記本体部の少なくとも２つの部分を連結する連結部材を有し、前記連結部材は、前記領域の外部に前記領域を横断する方向に配置され、かつ、前記少なく
とも２つの部分を互いに接近させるように前記少なくとも２つの部分に前記第１の力を加えることが可能であることを特徴とする形態１または２記載の給電体。
［形態４］
前記アノードの外周に配置可能な導電体を有し、
前記本体部は、前記導電体の外周に配置可能であることを特徴とする、形態１ないし３のいずれか１項に記載の給電体。
［形態５］
前記アノードの厚さ方向における前記本体部の幅は、前記アノードの厚さより小さいことを特徴とする、形態１ないし４のいずれか１項に記載の給電体。
［形態６］
基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
前記アノードの外周に配置可能な本体部と、
前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能な力付加部材とを有し、
前記力付加部材は、前記本体部の少なくとも２つの部分を連結する連結部材を有し、前記連結部材は、前記領域の外部に前記領域を横断する方向に配置され、かつ、前記少なくとも２つの部分を互いに接近させるように前記少なくとも２つの部分に前記第１の力を加えることが可能であることを特徴とする給電体。
［形態７］
基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
前記アノードの外周に配置可能な導電体と、
前記導電体の外周に配置可能な本体部とを有することを特徴とする給電体。
［形態８］
基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
前記アノードの外周に配置可能な本体部を有し、
前記アノードの厚さ方向における前記本体部の幅は、前記アノードの厚さより小さいことを特徴とする給電体。
［形態９］
前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に力を加えることが可能な力付加部材を有することを特徴とする形態７または８に記載の給電体。
［形態１０］
前記アノードは、溶解アノードであることを特徴とする、形態１ないし９のいずれか１項に記載の給電体。
［形態１１］
めっき液を収容可能なめっき槽と、
前記アノードが配置可能な、形態１ないし１０のいずれか１項に記載の給電体と、
前記基板を保持可能な基板ホルダと、
前記給電体及び前記基板との間で通電可能なめっき電源と、を備え、前記基板ホルダを前記めっき液に浸漬させて、前記基板をめっき可能なめっき装置。

１…本体部
２…導電性ブラケット
３…接点部
５…アノード
６…ボルト
７…ダブルナット
１８…基板ホルダ
１ａ…端部
１ｂ…端部
８８…ワッシャ
９０…連結部材
１２０…中央部
１２６…板バネ
１５６…アノードホルダ

Claims (6)

1. 基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
   前記アノードの外周の実質的に全周に配置可能な本体部と、
   前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能なバネとを有し、
   前記バネは、前記領域の外周方向における前記本体部の２つの端部のうちの少なくとも１つに配置され、
   前記２つの端部は、前記領域から離れる方向に延在し、
   前記バネは、前記２つの端部を互いに接近させるように前記２つの端部に第２の力を加えることが可能であり、前記２つの端部に前記第２の力を加えることにより、前記本体部に前記第１の力を加えることが可能であることを特徴とする給電体。
2. 前記アノードの外周の全周に配置可能な導電体を有し、
   前記本体部は、前記導電体の外周の実質的に全周に配置可能であり、
   前記導電体の材料は、イオン化傾向が前記アノードの材料より小さい材料、もしくは不動態膜を形成してめっき液中で溶解しない材料であることを特徴とする、請求項１記載の給電体。
3. 前記アノードの厚さ方向における前記本体部の幅は、前記アノードの厚さより小さく、前記本体部の前記厚さ方向の中心は、前記アノードの前記厚さ方向の中心より前記アノードの裏面側に配置されることを特徴とする、請求項１または２記載の給電体。
4. 基板をめっきする際に用いられるアノードに給電可能な給電体であって、
   前記アノードの外周に配置可能な本体部と、
   前記本体部に配置されて、前記本体部から、前記本体部が囲む領域に向かう方向に前記本体部に第１の力を加えることが可能な力付加部材とを有し、
   前記力付加部材は、前記本体部の少なくとも２つの部分を連結する連結部材を有し、
   前記連結部材は、前記領域の外部に、かつ前記アノードの裏面を横断して配置可能であり、
   前記連結部材は、バネとして作用可能であり、かつ、前記少なくとも２つの部分を互いに接近させるように前記少なくとも２つの部分に前記第１の力を加えることが可能であることを特徴とする給電体。
5. 前記アノードは、溶解アノードであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の給電体。
6. めっき液を収容可能なめっき槽と、
   前記アノードが配置可能な、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の給電体と、
   前記基板を保持可能な基板ホルダと、
   前記給電体及び前記基板との間で通電可能なめっき電源と、を備え、前記基板ホルダを前記めっき液に浸漬させて、前記基板をめっき可能なめっき装置。

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