KR100792017B1 - 도금처리유닛 - Google Patents

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KR100792017B1
KR100792017B1 KR1020000066020A KR20000066020A KR100792017B1 KR 100792017 B1 KR100792017 B1 KR 100792017B1 KR 1020000066020 A KR1020000066020 A KR 1020000066020A KR 20000066020 A KR20000066020 A KR 20000066020A KR 100792017 B1 KR100792017 B1 KR 100792017B1
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도미오카겐야
츠다가츠미
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 목적은 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 연속적으로 행하는 각 유닛(기기)을 동일설비내에 효율적으로 배치하여 점유면적을 감소시키고, 또한 도금처리 등에 사용하는 약품에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있게 한 도금장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여 설비(10)내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지(15)와, 기판 표면의 전처리를 행하여 반전시키는 전처리유닛(21)과, 이 전처리유닛(21)으로 전처리한 기판 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛(22)이 수용되고, 카세트스테이지(15)와 전처리유닛(21) 사이에 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지(23a, 23b)와, 도금후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치 (16)가 배치되고, 각 기기 사이에서 기판을 반송하는 반송장치(17, 24)가 설비(10)내에 구비되어 있다.

Description

도금처리유닛{UNIT FOR PLATING PROCESS}
도 1은 본 발명의 기판의 도금장치에 의해 도금을 행하는 공정의 일례를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 도금장치를 나타내는 평면 배치도,
도 3은 도 2에 나타내는 도금장치내의 기류의 흐름을 나타내는 설명도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 요부를 나타내는 요부 확대단면도,
도 5는 도 4의 일부를 확대하여 나타내는 확대도,
도 6은 도금처리조의 평면도,
도 7은 캐소드전극용 접점의 배치상태를 나타내는 평면도,
도 8은 도금처리유닛의 헤드부의 평면도,
도 9는 도 8의 정면도,
도 10은 도금처리유닛의 헤드부의 회전동작의 설명에 대한 도,
도 11은 도금처리유닛의 헤드부의 승강동작의 설명에 대한 도,
도 12는 도금처리유닛의 헤드부의 척(chuck)부의 착탈동작의 설명에 대한 도,
도 13은 도 12의 일부를 확대하여 나타내는 일부 확대단면도,
도 14는 반전기의 평면도,
도 15는 도 14의 정면도,
도 16은 본 발명의 제 2 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개략을 나타내는 단면도,
도 17은 본 발명의 제 3 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개략을 나타내는 단면도,
도 18은 본 발명의 제 4 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개략을 나타내는 단면도,
도 19는 본 발명의 제 5 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개략을 나타내는 단면도,
도 20은 본 발명의 제 6 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개략을 나타내는 단면도,
도 21은 본 발명의 제 7 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 도금처리시에 있어서의 전체를 나타내는 단면도,
도 22는 도 21에 나타내는 도금처리유닛을 복수개 구비한 도금장치에 있어서의 도금액의 흐름의 상태를 나타내는 도금액 플로우도,
도 23은 비도금시(기판 수수시)에 있어서의 전체를 나타내는 단면도,
도 24는 메인티넌스시에 있어서의 전체를 나타내는 단면도,
도 25는 기판의 수수시에 있어서의 하우징, 가압링 및 기판 관계의 설명에 대한 도,
도 26은 도 25의 일부 확대도,
도 27은 도금처리시 및 비도금시에 있어서의 도금액의 흐름의 설명에 대한 도,
도 28은 중심내기 기구의 확대 단면도,
도 29는 급전접점(프로브)을 나타내는 단면도,
도 30은 도금액 흡인기구의 평면도,
도 31은 도금액 흡인기구의 정면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 설비 11 : 칸막이벽
12 : 도금공간 13 : 청정공간
15 : 카세트 스테이지 16 : 세정·건조장치
17, 24, 27 : 반송장치 20 : 반전기
21 : 전처리유닛 22 : 도금처리유닛
23a, 23b, 24a, 24b : 기판스테이지
25 : 약액세정장치 28 : 용기
31, 36 : 필터 33, 39 : 순환배관
40 : 도금액 조정탱크 45 : 도금액
46 : 도금처리조 47 : 헤드부
48 : 애노드 49 : 도금실
50 : 도금조 50a : 단차부
50b : 도금액 비산방지커버 51 : 손잡이
52 : 애노드 유지체 52a : 플랜지부
53 : 도금액 분출노즐 54 : 도금액 공급로
55 : 도금액 공급관 56 : 제어밸브
57, 59, 120 : 도금액 배출구 58 : 둑(weir)부재
60a, 60b, 121 : 도금액 배출관 61a, 61b : 유량조정기
62 : 연직 정류링 63 : 수평 정류링
70 : 하우징 71 : 기판테이블
72 : 기판유지부 73 : 하부밀봉재
74 : 상부밀봉재 75 : 공기뽑기구멍
76 : 캐소드전극용 접점 77 : 급전접점
80 : 고정프레임 81 : 레일
82 : 슬라이더 83 : 베이스
84 : 테이블축 85 : 스플라인부
86 : 서보모터 87 : 구동풀리
88 : 종동풀리 89 : 타이밍벨트
90 : 브래킷 91 : 액츄에이터
92 : 커넥터 93 : 액츄에이터 슬라이더
94 : 로터리 조인트 96 : 개구
97 : 액츄에이터 98 : 액츄에이터슬라이더
100 : 척기구 101 : 훅
101a : 레버부 102 : 핀
104 : 포올 105 : 에어실린더
106 : 푸셔 107 : 개구
110 : 밀봉케이스 111 : 핸드
112 : 스터드 113 : 척프레임
122 : 차단밸브 128 : 관통구멍
130 : 링 131 : 구동부
141 : 클램프기구 142 : 요동링크
150 : 팽창수축부재 200 : 밀봉재
202 : 도금액 고임부 204 : 가로구멍
206 : 액면검지센서 208 : 캐소드전극판
210 : 홈 212 : 래버린스시일
214 : 불활성가스 도입로 216 : 도금액 리턴통로
218 : 도금액 고임실 220 : 펀치플레이트
222 : 개구 224 : 관통구멍
226 : 리저버 228, 234 : 펌프
230 : 온도콘트롤러 232 : 도금액 분석유닛
236 : 필터 240 : 가압링
242 : 가압로드 244 : 밀봉재
246, 260 : 모터 248 : 출력축
250 : 지지체 252 : 실린더
254 : 슬라이더 256 : 베어링
258 : 지지프레임 262 : 슬라이드 베이스
264 : 상부 하우징 266 : 하부 하우징
270 : 중심내기 기구 272 : 브래킷
274 : 위치결정 블록 274a : 상면(스토퍼)
274b : 테이퍼면 276 : 피벗
280 : 보호체 300 : 도금액 흡인기구
302 : 도금액 흡인노즐 304 : 도금액 흡인관
306 : 블록 310 : 버큠
312 : 플렉시블관 314 : 수평이동용 실린더
316 : 수평 슬라이더 318 : 상하 이동용 실린더
320 : 상하 슬라이더 322 : 브래킷
본 발명은 도금장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반도체기판에 형성된 배선용 오목부에 구리등의 금속을 충전하는 등의 용도의 도금장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체기판상에 배선회로를 형성하기 위한 재료로서는 알루미늄 또는 알루미 늄합금이 일반적으로 사용되고 있으나, 집적도의 향상에 따라 더욱 전도율이 높은 재료를 배선재료로 채용하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에 기판에 도금처리를 실시하여 기판에 형성된 배선패턴에 구리 또는 그 합금을 충전하는 방법이 제안되어 있다.
이는, 배선패턴에 구리 또는 그 합금을 충전하는 방법으로는 CVD(화학적 증착)이나 스퍼터링 등 각종 방법이 알려져 있으나, 금속층의 재질이 구리 또는 그 합금인 경우, 즉 구리배선을 형성하는 경우에는, CVD 로서는 비용이 비싸고, 또 스퍼터링에서는 높은 종횡비(패턴의 깊이의 비가 폭에 비하여 크다)의 경우에 매립이 불가능한 등의 단점을 가지고 있어 도금에 의한 방법이 가장 유효하기 때문이다.
여기서 반도체기판상에 구리도금을 실시하는 방법으로서는 커핑식이나 디핑방식과 같이 도금조에 항시 도금액을 바르고 그곳에 기판을 담그는 방법과, 도금조에 기판이 공급되었을 때에만 도금액을 바르는 방법, 또 전위차를 인가하여 이른바 전해도금을 행하는 방법과, 전위차를 인가하지 않는 무전해도금을 행하는 방법 등, 여러가지의 방법이 있다.
종래의 이와 같은 종류의 구리도금을 행하는 도금장치에는, 도금공정을 행하는 도금처리유닛 외에, 도금에 부대되는 도금후의 기판의 세정·건조공정을 행하는 세정장치 등의 복수의 유닛과, 이들 각 유닛 사이에서 기판의 반송을 행하는 반송로봇이 수평으로 배치되어 구비되어 있었다. 그리고 기판은 이들 각 유닛 사이를 반송되면서 각 유닛으로 소정의 처리가 실시되어 다음공정으로 차례로 보내지게 되어 있었다.
그러나 종래의 도금장치에 있어서는 기판의 도금을 동일설비내에서 연속적으로 행하도록 하면 도금처리나 도금에 부대되는 각 처리를 행하는 각 유닛을 동일설비내에 효율적으로 배치하는 것이 곤란하고, 큰 점유면적을 차지할 뿐만 아니라, 예를 들어 청정한 분위기로 유지된 설비내에서 도금처리를 행하면 도금시에 사용되는 약품이 약액 미스트나 기체가 되어 설비내에 확산되고, 이것이 처리후의 기판에 부착된다고 생각된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 연속적으로 행하는 각 유닛(기기)을 동일설비내에 효율적으로 배치하여 점유면적을 감소시키고, 또한 도금처리 등에 사용하는 약품에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있도록 한 도금장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하여 기판의 표면에 금속막부착을 행하는 도금장치로서, 상기 설비내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지와, 기판 표면의 전처리를 행하는 전처리유닛과, 이 전처리유닛으로 전처리한 기판의 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛이 수용되고, 상기 카세트 스테이지와 전처리유닛의 사이에, 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지와, 도금 후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치가 배치됨과 더불어, 상기 제 1 기판 스테이지가 상기 세정·건조장치보다도 상기 전처리유닛측에 위치하여 배치되고, 상기 카세트, 세정·건조장치 및 제 1 기판 스테이지 사이에서 기판을 반송하는 제 1 반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 전처리유닛 및 도금처리유닛 사이에서 기판을 반송하는 제 2 반송장치가 상기 설비내에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
이에 의하여 카세트로부터 기판을 인출하고, 이것에 전처리 및 도금처리를 실시한 후에 순수로 세정하여 건조시키는 일련의 처리를 동일설비내에서 연속적이고 또한 효율적으로 행하여, 도금처리후의 기판을 차례로 다음공정으로 반송할 수 있다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하는 도금방법으로서, 상기 설비 내의 카세트 스테이지에 기판을 수납한 카세트를 얹어 놓는 단계와, 상기 카세트내의 기판을 제 1 반송장치에 의해 제 1 기판 스테이지로 반송하는 단계와, 상기 제 1 기판 스테이지상의 기판을 상기 제 1 기판 스테이지로부터 제 2 반송장치에 의해 전처리유닛으로 반송하는 단계와, 전처리유닛으로 전처리된 기판을 제 2 반송장치에 의해 도금처리유닛으로 반송하는 단계와, 상기 도금처리유닛으로 도금처리된 기판을 세정·건조장치로 반송하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 도금방법이다.
또한 본 발명은, 반도체기판을 약액 또는 순수를 사용하여 처리하는 액체에 의한 처리장치에 있어서, 반도체기판을 반전시키는 반전기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체에 의한 처리장치이다.
또한 본 발명은, 반도체기판에 도금을 행하는 도금장치에 있어서, 도금처리를 행하는 반도체기판을 약액 또는 순수에 의해 전처리를 행하는 전처리유닛과, 전처리가 실시된 반도체기판상에 도금을 실시하는 도금유닛을 가지며, 상기 전처리유닛은 반도체기판을 반전시키는 반전기구를 가지는 것을 특징으로 하는 도금장치이다. 이에 의하여 기판의 표면을 상향으로 하여 이 표면에 약액에 의한 전처리를 실시하고, 그 후 기판을 반전시켜 기판의 표면을 하향으로 한 상태에서 이른바 페이스다운방식을 채용한 도금처리유닛과 기판을 주고 받을 수 있다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하여 기판의 표면에 금속막부착을 행하는 도금장치로서, 상기 설비내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지와, 기판 표면의 전처리를 행하는 전처리유닛과, 이 전처리유닛으로 전처리한 기판의 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛이 수용되고, 상기 카세트 스테이지와 전처리유닛의 사이에 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지 및 제 2 기판 스테이지와, 도금후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치와, 도금후의 기판을 약액으로 세정하는 약액세정장치가 배치됨과 더불어, 상기 제 1 기판 스테이지가 상기 전처리유닛과 약액세정장치의 사이에 위치하고, 제 2 기판 스테이지가 약액세정장치와 세정·건조장치의 사이에 위치하여 배치되고, 상기 카세트, 세정·건조장치 및 제 2 기판 스테이지 사이에서 기판을 반송하는 제 1 반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 전처리유닛 및 도금처리유닛 사이에서 기판을 반송하는 제 2 반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 약액세정장치 및 제 2 기판 스테이지의 사이에서 기판을 반송하는 제 3 반송장치가 상기 설비내에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
이에 의하여 카세트로부터 기판을 인출하고, 이것에 전처리 및 도금처리를 실시한 후 약액으로 세정하고, 그 후 순수로 세정하여 건조시키는 일련의 처리를 동일설비내에서 연속적이고 또한 효율적으로 행하여 도금처리후의 기판을 차례로 다음공정으로 반송할 수 있다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하는 도금방법으로서, 상기 설비내의 카세트 스테이지에 기판을 수납한 카세트를 얹어 놓는 단계와, 상기 카세트 내의 기판을 제 1 반송장치에 의해 제 1 기판 스테이지로 반송하는 단계와, 상기 제 1 기판 스테이지 상의 기판을 상기 제 1 기판 스테이지로부터 제 2 반송장치에 의해 전처리유닛으로 반송하는 단계와, 상기 전처리유닛으로 전처리된 기판을 제 2 반송장치에 의해 도금처리유닛으로 반송하는 단계와, 상기 도금처리유닛으로 도금처리된 기판을 제 2 반송장치에 의해 제 1 기판 스테이지로 반송하는 단계와, 상기 제 1 기판 스테이지상의 기판을 상기 제 1 기판 스테이지로부터 제 3 반송장치에 의해 약액세정장치로 반송하는 단계와, 상기 약액 세정장치로 약액 세정된 기판을 제 3 반송장치에 의해 제 2 기판 스테이지로 반송하는 단계와, 상기 제 2 기판 스테이지상의 기판을 상기 제 2 기판 스테이지로부터 세정·건조장치로 반송하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 도금방법이다.
또한 본 발명은, 상기 제 1 기판 스테이지 및/또는 제 2 기판 스테이지는 각 2기 구비되고, 이 2기의 제 1 기판 스테이지 및/또는 제 2 기판 스테이지중의 적어도 1기의 기판 스테이지는 기판을 얹어 놓고 세정할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다. 이에 의하여 도금처리후의 기판 및/또는 약액 세정후의 기판을 세정기능을 구비한 제 1 기판 스테이지 및/또는 제 2 기판 스테이지상에 얹어 놓고 세정한 후, 다음공정으로 반송할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 설비는 상기 전처리유닛, 도금처리유닛, 제 1 기판 스테이지 및 제 2 반송장치를 수납한 도금공간과, 다른 기기류를 수용한 청정공간과 칸막이벽으로 칸막이되어 있고, 상기 칸막이벽에는 기판을 통과시키는 셔터가 설치되어 상기 도금공간과 청정공간은 각각 독자적으로 급배기 가능하게 되어 있으며, 상기 청정공간의 압력이 상기 도금공간의 압력보다 높아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
이에 의하여 전처리 및 도금처리에 사용되는 약품에 의한 약액 미스트나 기체가 확산되는 도금공간과, 청정한 분위기가 요구되는 청정공간을 분리하여 서로 독자의 파티클대책을 실시함과 함께 청정공간의 압력이 도금공간의 압력보다 높아지 도록 제어함으로써 상기 약액 미스트나 기체가 도금처리 종료후의 기판에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 설비의 내부에는 상기 반송장치중의 어느 하나로 인출 및 수납을 행하는 조정운전용 기판을 수납하는 용기가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다. 이에 의하여 조정운전시에 조정운전용 기판을 외부로부터 도입하는 것에 따르는 오염이나 스루풋의 저하를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 조정운전용 기판을 수납하는 용기는 상기제 1 기판 스테이지의 근방에 배치되고, 상기 제 2 반송장치로 상기 조정운전용 기판의 인출 및 수납을 행하는 것을 특징으로 하는 도금장치이다. 이에 의하여 조정운전용 기판을 사용한 조정운전을 전처리로부터 도금처리를 비롯하여 세정하여 건조시킨 후에 용기내에 수용할 수 있다.
상기 설비내에 복수의 도금처리유닛을 구비하고, 이들 각 도금처리유닛에 단일의 도금처리설비의 도금액 조정탱크로부터 도금액을 개별로 공급하도록 구성하여도 좋다. 이에 의하여 도금처리설비의 도금액 조정탱크로서 용적이 큰 것을 사용하여 도금액을 조정함으로써, 각 도금처리유닛에 개별로 공급되는 도금액의 변동을 작게 억제할 수 있다.
또한 본 발명은, 바닥부에 애노드를 배치한 도금실을 가지고, 이 도금실내에 도금액을 유지하는 도금조와, 이 도금실의 중심부를 향하여 도금액을 분사하는 복수의 도금액 분출노즐과, 상기 도금실내의 주변 근방에 설치된 정류링과, 상기 도금실내의 도금액을 상기 도금실의 바닥부로부터 배출하는 제 1 도금액 배출구와, 상기 도금실내의 도금액을 상기 도금실의 둘레 가장자리부로부터 넘쳐 흐르게 하여 배출하는 제 2 도금액 배출구를 구비한 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
이에 의하여 도금액 분출노즐로부터 분출되어 도금용기의 중앙부에서 마주친 도금액으로 도금실내에 상하로 나뉘어진 흐름을 형성하고, 이 위쪽의 흐름으로 도금액의 액면을 밀어 올리는 작용을, 아래쪽의 흐름으로 애노드의 표면에 형성된 블 랙필름의 박리편을 밀어 흐르게 하는 작용을 행하게 하여 기판과 도금액의 액면과의 사이에 존재하는 기포의 빠짐을 좋게 함과 더불어, 블랙필름의 기판에 대한 부착을 저감할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 애노드는 상기 도금조에 착탈자유롭게 장착한 애노드 유지체내에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다. 이에 의하여 애노드 유지체를 거쳐 애노드의 도금조와의 착탈을 행하여 이 메인티넌스나 교환 등의 편의를 도모할 수 있다.
상기 도금조의 상기 애노드 유지체의 입구부근에 위치하는 도금조와 애노드 유지체의 적어도 한쪽에 병렬로 배치한 복수의 홈으로 이루어지는 래버린스시일을 설치하여도 좋다. 이에 의하여 도금조와 애노드 유지체 사이의 간극을 래버린스시일로 확실하게 밀봉하여 도금액이 외부로 누출하는 것을 방지할 수 있다.
상기 래버린스시일을 구성하는 적어도 하나의 홈에 불활성 가스를 도입하는 불활성 가스 도입로와, 내부에 고인 도금액을 외부로 배출하는 도금액 리턴통로를 접속하여도 좋다. 이에 의하여 래버린스시일을 구성하는 홈의 내부에 도금액이 고였을 때 이 홈의 내부로 불활성 가스를 도입함으로써 홈에 고인 도금액을 도금액 리턴통로로부터 외부로 배출할 수 있다.
또한 본 발명은, 하단에 안쪽으로 돌출하여 기판의 둘레 가장자리부에 접촉하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전 자유로운 하우징과, 상기 하우징의 내부에 이 하우징과 일체로 회전하도록 수납되고, 기판의 둘레 가장자리부를 상기 기판 유지부와의 사이에서 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판누름체를 구비한 헤드부를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
이에 의하여 기판 테이블을 상승시켜 둔 상태에서 로봇아암 등과의 사이에서 기판의 수수를 행하고, 기판 테이블을 하강시켜 상기 기판 테이블과 하우징의 기판 유지부로 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하고, 이 상태에서 기판을 승강시켜 회전시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 하우징 하부의 기판 유지부에는 복수의 공기뽑기구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다. 이에 의하여 이 공기뽑기구멍을 통하여 기판과 도금액의 액면과의 사이에 존재하는 공기를 용이하게 외부로 배출할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 기판누름체의 둘레 가장자리부에는 기판누름체의 하면에 기판을 착탈자유롭게 유지하는 척기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
또한 본 발명은, 상기 하우징의 기판 유지부상에는 상기 기판유지부와 상기 기판누름체에 의하여 기판을 유지하였을 때 기판과 통전하는 캐소드전극용 접점이 배치되고, 상기 기판누름체의 바깥쪽에는 상기 기판누름체가 하강하였을 때 상기 캐소드전극용 접점과 접촉하여 급전하는 급전접점이 설치되는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다. 기판이 기판유지부에 의해 밀봉되기 때문에 캐소드전극용 접점과 급전접점이 도금액에 닿는 것이 방지된다.
또한 본 발명은, 내부에 기판누름체를 상하이동 자유롭게 수납하고 상기 기판누름체와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와, 상기 헤드부의 아래쪽에 배치되고 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
또한 본 발명은, 내부에 가압링을 상하이동 자유롭게 수납하고 상기 가압링과의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와, 이 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
또한 본 발명은, 내부에 연직방향으로 요동자유로운 요동링크를 가지는 클램프기구를 수납하여 상기 요동링크와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와, 상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
또한 본 발명은, 내부에 공기압으로 탄성변형하는 팽창수축부재를 수납하여 이 팽창수축부재와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와, 상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
또한 본 발명은, 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와, 상기 헤드부의 아래쪽에 배치되고, 적어도 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
이에 의하여 헤드부의 기구적인 간소화 및 콤팩트화를 도모하고, 또한 도금처리조내의 도금액의 액면이 도금시의 액면에 있을 때에는 도금처치를, 기판수수시의 액면에 있을 때에는 기판의 물떨굼과 수수를 행할 수 있다.
상기 하우징에, 상기 기판 유지부로 기판을 유지하였을 때에 기판과 통전하는 캐소드전극용 접점과, 이 캐소드전극용 접점과 접촉하여 급전하는 급전접점을 설치하여도 좋다.
또 상기 하우징 내주면의 상기 기판 유지부의 위쪽위치에, 기판의 중심내기를 행하는 기판 중심내기 기구를 구비하여도 좋다. 이에 의하여 기판을 예를 들어 반송로봇 등으로 유지하여 하우징내로 반송하여 기판유지부의 위에 얹어 놓고, 반송로봇에 의한 기판의 유지를 해제함으로써 기판의 중심내기를 행할 수 있다.
상기 기판 중심내기 기구를, 내면을 위쪽을 향하고 바깥쪽으로 넓어지는 테이퍼면으로 한 위치결정 블록과, 이 위치결정 블록을 안쪽으로 가세하는 탄성부재 와, 이 위치결정 블록의 안쪽으로의 이동을 규제하는 스토퍼를 가지며, 기판을 상기 테이퍼면으로 안내하면서 상기 탄성부재로 안쪽으로 가세시켜 기판의 중심내기를 행하도록 구성하여도 좋다. 이에 의하여 기판을 예를 들어 반송로봇 등으로 유지하여 하우징내로 반송하고, 기판 유지부의 상면에 얹어 놓았을 때 기판의 중심이 어긋나 있으면 탄성부재의 탄성력에 저항하여 위치결정 블록이 바깥쪽으로 이동하며, 반송로봇에 의한 파지를 해제하면 탄성부재의 탄성력으로 위치결정 블록이 원래의 위치로 복귀함으로써 기판의 중심내기를 행할 수 있다.
또한 본 발명은, 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 헤드부와, 상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 도금액을 유지하는 도금처리조와, 상기 기판유지부의 안 둘레끝의 기판과의 접촉부에 부착된 도금액을 제거하는 도금액 제거수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛이다.
이에 의하여 기판 유지부의 안 둘레끝의 기판과의 접촉부에는 도금액이 남기 쉬우나, 이 접촉부에 남은 도금액을 강제적으로 흡인제거함으로써 이 접촉부에 남은 도금액이 건조하여 파티클의 발생원이 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도금액 제거수단을 구성하는 도금액 흡인노즐을 상기 기판 유지부의 안 둘레면을 따라 연장되는 원호형상의 모양으로 형성하고, 상하이동 및 수평방향으로 이동자유롭게 구성하여도 좋다. 이에 의하여 기판 유지부 선단에 남은 도금액의 흡인제거작업을 단시간에 효율적으로 행할 수 있다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하여 기판의 표면에 금속막부착을 행하는 도금장치로서, 상기 설비내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지와, 기판 표면의 전도금처리를 행하는 전도금유닛과, 이 전도금유닛으로 전도금처리한 기판의 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛이 수용되고, 상기 카세트스테이지와 전도금유닛의 사이에 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지와, 도금후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치가 배치됨과 더불어, 상기 제 1 기판 스테이지가 상기 세정·건조장치보다도 상기 전도금유닛측에 위치하여 배치되고, 상기 카세트 세정·건조장치 및 제 1 기판 스테이지 사이에서 기판을 반송하는 제 1 반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 전도금유닛 및 도금처리유닛 사이에서 기판을 반송하는 제 2 반송장치가 상기 설비내에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
이에 의하여 카세트로부터 기판을 인출하고, 이것에 전도금처리 및 도금처리를 실시한 후, 순수로 세정하여 건조시키는 일련의 처리를 동일설비내에서 연속적이고 또한 효율적으로 행하여 도금처리후의 기판을 차례로 다음공정으로 반송할 수 있다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일설비내에서 연속적으로 행하여 기판의 표면에 금속막부착을 행하는 장치로서, 상기 설비내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지와, 기판 표면의 전도금처리를 행하는 전도금유닛과, 이 전도금유닛으로 전도금처리한 기판의 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛이 수용되고, 상기 카세트 스테이지와 전도금유닛의 사이에 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지 및 제 2 기판 스테이지와, 도금후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치와, 도금후의 기판을 약액으로 세정하는 약액세정장치가 배치됨과 더불어, 상기 제 1 기판 스테이지가 상기 전도금유닛과 약액세정장치와의 사이에 위치하고, 제 2기판 스테이지가 약액세정장치와 세정·건조장치의 사이에 위치하여 배치되고, 상기 카세트, 세정·건조장치 및 제 2 기판 스테이지 사이에서 기판을 반송하는 제 1반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 전도금유닛 및 도금처리유닛 사이에서 기판을 반송하는 제 2 반송장치와, 상기 제 1 기판 스테이지, 약액세정장치 및 제 2기판 스테이지와의 사이에서 기판을 반송하는 제 3 반송장치가 상기 설비내에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
또한 본 발명은, 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 동일 설비내에서 연속적으로 행하여 기판의 표면에 금속막 부착을 행하는 도금장치로서, 상기 설비내에 기판을 수납하는 카세트를 얹어 놓는 카세트 스테이지와, 기판 표면의 전처리를 행하는 전처리유닛과, 이 전처리유닛으로 전처리한 기판의 표면에 도금을 실시하는 도금처리유닛과, 기판을 얹어 놓는 제 1 기판 스테이지와, 도금후의 기판을 순수로 세정하여 건조하는 세정·건조장치와, 기판을 반송하는 제 1 반송장치 및 제 2 반송장치가 구비되고, 상기 설비는 적어도 상기 전처리유닛, 도금처리유닛, 제 1 기판 스테이지 및 제 2 반송장치를 수납한 도금공간과, 다른 기기류를 수용한 청정공간으로 칸막이벽으로 칸막이되어 상기 청정공간의 압력이 상기 도금공간의 압력보다 높아지도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
또한 본 발명은, 상기 제 1 기판 스테이지는 2기 구비되고, 이 2기의 제 1 기판 스테이지중의 적어도 1기의 기판 스테이지는 기판을 얹어 놓고 세정할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
또한 본 발명은, 상기 설비의 내부에는 상기 반송장치중의 어느 하나로 인출 및 수납을 행하는 조정운전용 기판을 수납하는 용기가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치이다.
이에 의하여 카세트로부터 기판을 인출하고, 이것에 전도금처리 및 도금처리를 실시한 후, 약액으로 세정하고, 그런 후에 순수로 세정하여 건조시키는 일련의 처리를 동일설비내에서 연속적이고 또한 효율적으로 행하여 도금처리후의 기판을 차례로 다음공정으로 반송할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
이 실시형태의 도금장치는 반도체기판의 표면에 구리도금을 실시하여 구리층으로 이루어지는 배선이 형성된 반도체장치를 얻는 데 사용되는 것이나, 이 공정을 도 1을 참조하여 설명한다.
즉, 반도체기판(W)에는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 반도체소자가 형성된 반도체기재(1)상의 도전층(1a)의 위에 SiO2로 이루어지는 절연막(2)이 퇴적되고, 리소그래피·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)이 형성되고, 그 위에 TiN 등으로 이루어지는 배리어층(5), 다시 그 위에 전해도금의 급전층으로서 스퍼터링 등에 의해 구리시드층(7)이 형성되어 있다.
그리고 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 반도체기판(W)의 표면에 구리도금을 실시함으로써 반도체기재(1)의 콘택트홀(3) 및 홈(4)내에 구리를 충전시킴과 동시에 절연막(2)상에 구리층(6)을 퇴적시킨다. 그 후 화학적 기계적연마(CMP)에 의해 절연막(2)상의 구리층(6)을 제거하여 콘택트홀(3) 및 배선용 홈(4)에 충전시킨 구리층(6)의 표면과 절연막(2)의 표면을 대략 동일평면으로 한다. 이에 의하여 도 1(c)에 나타내는 바와 같이 구리층(6)으로 이루어지는 배선이 형성된다.
이하, 반도체기판(W)에 전해구리도금을 실시하는 제 1 실시형태의 도금장치를 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이 이 도금장치는 직사각형상의 설비(10)내에 배치되어 반도체기판의 구리도금을 연속적으로 행하도록 구성되어 있다. 이 설비(10)는 칸막이벽(11)에 의해 도금공간(12)과 청정공간(13)으로 칸막이되고, 이들의 각 도금공간(12)과 청정공간(13)은 각각 독자적으로 급배기할 수 있게 되어 있다. 그리고 상기 칸막이벽(11)에는 개폐자유로운 셔터(도시생략)가 설치되어 있다. 또 청정공간(13)의 압력은 대기압보다 낮고, 또한 도금공간(12)의 압력보다도 높게 하고 있으며, 이에 의하여 청정공간(13)내의 공기가 설비(10)의 외부로 유출되는 일이 없고, 또한 도금공간(12)내의 공기가 청정공간(13)내로 유입하는 일이 없게 되어 있다.
상기 청정공간(13)내에는 기판수납용 카세트를 얹어 놓는 2개의 카세트 스테이지(15)와, 도금처리후의 기판을 순수으로 세정(린스)하여 건조하는 2기의 세정·건조장치(16)가 배치되고, 또한 기판의 반송을 행하는 고정식으로 회전자유로운 제 1 반송장치(4축 로봇)(17)이 구비되어 있다. 이 세정·건조장치(16)로서는 예를 들어 기판의 표리 양면에 초순수를 공급하는 세정액 공급노즐을 가지며, 기판을 고 속으로 스핀시켜 탈수, 건조시키는 형식의 것이 사용된다.
한편, 도금공간(12)내에는 기판의 도금의 전처리를 행하고, 전처리후의 기판을 반전기(20)(도 14 및 도 15참조)로 반전시키는 2기의 전처리유닛(21)과, 기판의 표면에 이 표면을 하향으로 하여 구리도금처리를 실시하는 4기의 도금처리유닛(22)과, 기판을 얹어 놓고 유지하는 2기의 제 1 기판 스테이지(23a, 23b)가 배치되며, 또한 기판의 반송을 행하는, 자주(自走)타입으로 회전자유로운 제 2 반송장치(4축 로봇)(24)가 구비되어 있다.
이 실시형태에 있어서는 청정공간(13)내에 위치하여 도금후의 기판을 약액으로 세정하는 2기의 약액세정장치(25)와, 이 약액세정장치(25)와 상기 세정·건조장치(16)의 사이에 위치하여 제 2 기판 스테이지(26a, 26b)가 배치되고, 또한 2기의 약액세정장치(25)에 끼워진 위치에 기판의 반송을 행하는 고정식으로 회전자유로운 제 3 반송장치(4축 로봇)(27)가 구비되어 있다.
상기 한쪽의 제 1기판 스테이지(23b) 및 제 2 기판 스테이지(26b)는 기판을 수세가능하게 구성되어 있음과 더불어, 기판을 반전시키는 반전기(20)(도 14 및 도 15 참조)가 구비되어 있다.
이에 의하여 상기 제 1 반송장치(17)는 상기 카세트 스테이지(15)에 얹어 놓여진 카세트, 세정·건조장치(16) 및 제 2 기판 스테이지(26a, 26b) 사이에서 기판을 반송하고, 제 2 반송장치(24)는 상기 제 1 기판 스테이지(23a, 23b), 전처리유닛(21) 및 도금처리유닛(22) 사이에서 기판을 반송하고, 제 3 반송장치(27)는 상기 제 1 기판 스테이지(23a, 23b), 약액세정장치(25) 및 제 2 기판 스테이지(26a, 26b) 사이에서 기판을 반송하도록 되어 있다.
또한 상기 설비(10)의 내부에는 상기 제 1 기판 스테이지(23a)의 아래쪽에 위치하여 조정운전용 기판을 수납하는 용기(28)가 내장되고, 제 2 반송장치(24)는 조정운전용 기판을 용기(28)로부터 인출하여 조정운전 종료후에 다시 용기(28)로 되돌리도록 되어 있다. 이와 같이 조정운전용 기판을 수용하는 용기(28)를 설비 (10)의 내부에 내장함으로써, 조정운전시에 조정운전용 기판을 외부로부터 도입함으로써 수반되는 오염이나 스루풋의 저하를 방지할 수 있다.
또한 용기(28)의 배치위치는 어느 하나의 반송장치로 조정운전용 기판의 인출 및 수납이 가능한 위치이면 설비(10)내의 어디라도 좋으나, 제 1 기판 스테이지 (23a)의 근방에 배치함으로써 조정운전용 기판을 사용한 조정운전을 전처리로부터 도금처리를 비롯하여 세정하여 건조시킨 후에 용기(28)내에 수용할 수 있다.
여기서 상기 반송장치(17)로서는, 떨어 뜨려 넣는 식의 2개의 핸드를 가지고 위쪽을 드라이핸드, 아래쪽을 웨트핸드로 한 것을 사용하여 반송장치(24, 27)로 하여, 떨어 뜨려 넣는 식의 2개의 핸드를 가지고, 쌍방을 웨트핸드로 한 것을 사용하고 있으나, 이것에 한정되지 않음은 물론이다.
또한 이 실시형태에 있어서는, 예를 들어 희석 플루오르화 수소산이나 과산화수소수 등의 약액으로 기판의 표면을 세정하는 약액세정장치(25)를 구비한 예를 나타내고 있으나, 도금후의 기판을 약액으로 세정할 필요가 없는 경우에는 약액세정장치(25)를 생략하여도 좋다. 이 경우 제 1 반송장치(17)로 상기 카세트 스테이지(15)에 얹어 놓여진 카세트, 세정·건조장치(16) 및 제 1 기판 스테이지(23a, 23b) 사이의 기판의 반송을 행함으로써 제 3 반송장치(27) 및 제 2 기판 스테이지 (26a, 26b)를 생략할 수도 있다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 기판의 흐름의 개요를 설명한다. 기판은 표면(소자형성면, 처리면)을 위를 향하여 카세트에 수납되어 카세트 스테이지(15)에 얹어 놓여진다. 그리고 제 1 반송장치(17)가 기판을 카세트로부터 인출하여 제 2 기판 스테이지(26a)상으로 이동하고, 기판을 제 2 기판 스테이지(26a)상에 얹어 놓는다. 그리고 제 3 반송장치(27)가 제 2 기판 스테이지(26a)상에 있던 기판을 제 1 기판 스테이지(23a)로 옮긴다. 다음으로, 제 2 반송장치(24)가 제 1기판 스테이지(23a)로부터 기판을 받아들여 전처리유닛(21)으로 건네주고, 전처리유닛(21)에서의 전처리 종료후, 기판의 표면이 밑을 향하도록 반전기(20)로 기판을 반전시키고, 다시 제 2 반송장치(24)에 건네 준다. 그리고 제 2 반송장치(24)는 기판을 도금처리유닛(22)의 헤드부에 건네 준다.
도금처리유닛(22)으로 기판의 도금처리 및 액제거를 행한 후, 기판을 제 2 반송장치(24)에 건네 주고, 제 2 반송장치(24)는 기판을 제 1 기판 스테이지(23b)로 건네 준다. 기판은 제 1 기판 스테이지(23b)의 반전기(20)에 의해 표면이 위를 향하도록 반전되고, 제 3 반송장치(27)에 의해 약액세정장치(25)로 옮겨진다. 약액세정장치(25)에 있어서 약액세정, 순수린스, 스핀 액제거된 기판은 제 3 반송장치(27)에 의해 제 2 기판 스테이지(26b)로 운반된다. 다음으로, 제 1 반송장치 (17)가 제 2 기판 스테이지(26b)로부터 기판을 받아들여 세정·건조장치(16)에 기판을 이송하고, 세정·건조장치(16)로 순수(탈이온수를 포함함)에 의한 린스와 스핀건조를 행한다. 건조된 기판은 제 1 반송장치(17)에 의해 카세트 스테이지(15)에 얹어 놓여진 기판카세트내에 수납된다.
도 3은 설비(10)내의 기류의 흐름을 나타낸다. 청정공간(13)에 있어서는 배관(30)으로부터 신선한 외부공기가 도입되고, 이 외부공기는 팬에 의해 고성능 필터(31)를 통하여 청정공간(13)내로 넣어지고, 천정(132a)으로부터 흘러내린 청정공기로서 세정·건조장치(16) 및 약액세정장치(25)의 주위에 공급된다. 공급된 청정공기의 대부분은 바닥(32b)으로부터 순환배관(33)을 통하여 천정(32a)측으로 되돌려지고, 다시 고성능 필터(31)를 통하여 팬에 의해 청정공간(13)내로 넣어져 청정공간(13)내를 순환한다. 일부 공기는 세정·건조장치(16) 및 약액세정장치 (25)내에서 배관(34)에 의해 외부로 배기된다. 이에 의하여 청정공간(13)내는 대기압보다 낮은 압력으로 설정된다.
전처리유닛(21) 및 도금처리유닛(22)이 존재하는 도금공간(12)은 청정공간이 아니(오염영역)라고는 하였으나 기판표면에 파티클이 부착하는 것은 허용되지 않는다. 이 때문에 배관(35)으로부터 받아들여져 고성능 필터(36)를 통하여 천정(37a) 측으로부터 팬에 의해 도금공간(12)내로 넣어진 하향흐름의 청정공기를 흐르게 함으로써 기판에 파티클이 부착하는 것을 방지하고 있다. 그러나 하향 흐름을 형성하는 청정공기의 모든 유량을 외부로부터의 급배기에 의존하면 방대한 급배기량이 필요하게 된다. 이 때문에 도금공간(12)내를 청정공간(13)보다 낮은 압력으로 유지하는 정도로 배관(38)으로 외부배기를 행하여 하향흐름의 대부분의 기류를 바닥 (37b)으로부터 연장되는 순환배관(39)을 통과한 순환기류로 공급하도록 하고 있다.
이에 의하여 순환배관(39)으로부터 천정(37a)측으로 되돌아간 공기는 다시 팬에 의해 밀어 넣어져 고성능 필터(36)를 통하여 도금공간(12)내로 청정공기로서 공급되어 순환한다. 여기서 전처리유닛(21), 도금처리유닛(22), 제 2 반송장치(24) 및 도금액 조정탱크(40)로부터의 약액미스트나 기체를 포함하는 공기는 상기 배관(38)을 통하여 외부로 배출되어 도금공간(12)내는 청정공간(13)보다 낮은 압력으로 설정된다.
도 4는 도금처리유닛(22)의 요부를 나타내는 것으로, 이 도금처리유닛(22)은 대략 원통형상으로 내부에 도금액(45)을 수용하는 도금처리조(46)와, 이 도금처리조(46)의 위쪽에 배치되어 기판을 유지하는 헤드부(47)로 주로 구성되어 있다. 또한 도 4는 헤드부(47)로 기판(W)을 유지하여 하강시킨 도금위치에 있을 때의 상태를 나타내고 있다.
상기 도금처리조(46)에는 위쪽으로 개방되고, 예를 들어 인함유 구리로 이루어지는 애노드(48)를 바닥부에 배치한 도금실(49)과, 이 도금실(49)내에 도금액 (45)을 보유하는 도금조(50)가 구비되어 있다. 상기 애노드(48)는 도금조(50)에 착탈자유롭게, 즉 손잡이(51)를 거쳐 뽑아내기 자유롭게 장착된 애노드 유지체 (52)에 일체로 유지되고, 외부의 제어부에 있는 도금용 전원의 양극에 접속되어 있다. 이 도금조(50)의 표면과 애노드 유지체(52)의 플랜지부(52a)의 이면과의 사이에는 도금액의 외부로의 누설을 방지하는 밀봉재(200)가 장치되어 있다. 이와 같이 애노드(48)를 도금조(50)에 착탈자유롭게 장치한 애노드 유지체(52)에 일체로 유지함으로써 애노드 유지체(52)를 거쳐 애노드(48)의 도금조(50)와의 착탈을 용이 하게 행하여 이 메인티넌스나 교환 등의 편의를 도모할 수 있다.
또한 애노드(48)를 예를 들어 함유량이 0.03 내지 0.05%의 인을 함유하는 구리(인함유 구리)로 구성하는 것은 도금의 진행에 따라 애노드(48)의 표면에 블랙필름이라는 흑막을 형성하기 위함이며, 이 블랙필름에 의해 슬라임의 생성이 억제된다.
상기 도금조(50)의 내주벽에는 도금실(49)의 중심을 향하여 수평으로 돌출하는 도금액 분출노즐(53)이 원주방향을 따라 동일한 간격으로 배치되고, 이 도금액 분출노즐(53)은 도금조(50)의 내부를 상하로 연장하는 도금액 공급로(54)에 연통하고 있다. 이 예에서는 도금조(50)의 둘레벽 내부에 도 6에 나타내는 바와 같이 원주방향을 따라 4개로 분할된 원호형상의 도금액 고임부(202)가 이 도금액 고임부(202)의 길이 방향을 따른 중앙부에서 상기 각 도금액 공급로(54)에 연통하여 설치되고, 이 각 도금액 고임부(202)의 양쪽 끝에 위치하여 각 2개의 도금액 분출노즐(53)이 구비되어 있다. 또한 이 각 도금액 고임부(202)에는 하기의 제어밸브 (56)를 거쳐 동일한 유량의 도금액이 공급되도록 구성되고, 이에 의하여 도금액이 도금실 (49)의 내부로 도금액 분출노즐(53)로부터 더욱 균일하게 분출되도록 되어 있다.
이 도금액 공급로(54)와 도금액 조정탱크(40)(도 3 및 도 22참조)는 도금액공급관(55)으로 접속되고, 이 도금액 공급관(55)의 도중에 2차측의 압력을 일정하게 하는 제어밸브(56)가 장치되어 있다.
또 도금조(50)에는 도금실(49)내의 도금액(45)을 이 도금실(49)의 바닥부 둘 레 가장자리로부터 뽑아내는 제 1 도금액 배출구(57)와, 도금조(50)의 상단부에 설치한 둑부재(58)를 흘러 넘친 도금액(45)을 배출하는 제 2 도금액 배출구(59)가 설치되어 있다. 이 제 1 도금액 배출구(57)는 도금액 배출관(60a)을 거쳐 리저버 (226)(도 22참조)에 접속되고, 이 도금액 배출관(60a)의 도중에 유량조정기(61a)가 장치되어 있다. 한편 제 2 도금액 배출구(59)는 도금액 배출관(60b)을 거쳐 리저버(226)에 접속되고, 이 도중에 유량조정기(61b)가 장치되어 있으나, 이 유량조정기(61b)는 생략할 수도 있다(또한 도 22는 이것을 생략한 예를 나타내고 있음). 그리고 리저버(226)에 들어 간 도금액은 리저버(226)로부터 펌프(228)에 의해 도금액 조정탱크(40)(도 3참조)에 들어가고, 이 도금액 조정탱크(40)에서 도금액의 온도조정, 각종 성분의 농도계측과 조정이 행하여진 후, 각 도금처리유닛에 개별로 공급된다(도 22참조).
여기서 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 도금액 배출구(57)는 예를 들어 지름 16 내지 20 mm 정도 크기의 원형으로, 원주방향을 따라 동일한 피치로 복수개(도면에서는 16개)설치되고, 제 2 도금액 배출구(59)는 예를 들어 중심각이 약 25°의 원호형상으로 연장되는 형상으로 도면에서는 3개 설치되어 있다.
이에 의하여 도금액 분출노즐(53)로부터 분출된 도금액(45)은 제 1 도금액 배출구(57)와 제 2 도금액 배출구(59)의 쌍방 또는 한쪽으로부터 리저버(226)(도 22참조)로 배출되어 도금실(49)내의 액량은 항상 일정하게 유지되게 되어 있다.
또한 도 6에 나타내는 바와 같이, 도금실(49)의 바닥부 부근의 높이방향을 따른 소정위치에는 수평방향으로 연장되는 가로구멍(204)이 설치되고, 측벽에는 선단부(하단)가 가로구멍(204)에 도달하여 도금액(45)의 액면이 상기 가로구멍(204)의 형성위치보다 내려간 것을 검지하는 액면 검지센서(206)가 설치되어 있다. 이 액면 검지센서(206)는 예를 들어 선단부가 테프론으로 이루어지고, 이 선단부가 공기중에 있을 때에는 테프론과 공기의 굴절율의 차가 커져 빛이 전반사하여 원래의 방향(수광부)으로 되돌아가고, 선단부가 액중에 있을 때에는 테프론과 액체의 굴절율의 차가 작아져 빛이 대부분 액중으로 방사되어 원래의 방향(수광부)으로 되돌아가지 않게 되는 특성을 이용하여 액체의 유무를 검출하도록 한 것이다. 이에 의하여 도금액(45)이 최저액면보다 위에 있는 지의 여부를 항시 감시하여 도금액(45)이 이것 이하로 되었을 때에 도금액 배출관(60a)의 도중의 유량조정기(61a)를 조절하는 것 등으로 대처하도록 하고 있다.
또한 도금실(49)의 내부에 위치하여 이 주변 근방에는 도금실(49)내의 도금액(45)의 수평방향을 따라 바깥쪽으로 향하는 흐름을 막는 연직정류링(62)이 도금조(50)에 바깥 둘레 끝을 고착한 수평정류링(63)의 안 둘레 끝에 연결되어 배치되어 있다.
이에 의하여 도금액 분출노즐(53)로부터 도금실(49)의 중심부를 향하여 수평으로 분출된 도금액은 도금실(49)의 중앙부에서 맞부딪쳐 상하로 분리된 흐름이 된다. 그리고 이 위쪽으로의 흐름은 기판이 없을 때에는 연직정류링(62)의 안쪽에서 도금액(45)의 액면의 중앙부를 위쪽으로 밀어 올리고, 기판이 강하하여 접액하는 경우에 기판의 중앙부로부터 접액하여 기포를 외부로 밀어 흐르게 하는 작용을 한다. 한편, 아래쪽으로의 흐름은 애노드(48)의 중앙으로부터 바깥 둘레로의 수평방 향의 흐름으로 변화되고, 애노드(48)의 표면에 형성된 블랙필름의 박리 미립자를 밀어 흐르게 하여 애노드(48)의 바깥 둘레로부터 수평정류링(63)의 아래쪽을 통과하여 제 1 도금액 배출구(57)로 흘러 블랙필름의 박리편이 기판의 처리면에 접근 부착하는 것을 저감할 수 있게 되어 있다.
여기서 전해도금에 있어서는 도금액중에 있어서의 전류밀도가 도금막의 막두께를 지배하여, 막두께를 균일하게 하기 위해서는 도금액중의 전류밀도 분포를 더욱 균일하게 할 필요가 있다. 이 실시형태에 있어서는 하기와 같이 기판의 주변부에 전기적 접점이 있기 때문에 이 기판의 주변부에 위치하는 도금액의 전류밀도가 높아지는 경향이 있으나, 이 근방에는 연직방향으로 연장되는 연직정류링(62)을, 이 연직정류링(62)의 하부에는 수평방향 바깥쪽으로 연장되는 수평정류링(63)을 각각 배치하여 전류를 차단함으로써 전류의 돌아 들어감을 적게 하여 국부적인 전류의 집중을 적게 할 수 있고, 이에 의하여 도금액중의 전류밀도 분포를 더욱 균일하게 하여 기판의 둘레 가장자리부에 있어서의 도금막의 막두께가 두꺼워지는 것을 방지할 수있다.
또한 이 예에서는 연직정류링과 수평정류링으로 전류를 차단하여 전류의 돌아 들어감을 적게 하도록 한 예를 나타내고 있으나, 이것에 한정되지 않음은 물론이다.
한편, 헤드부(47)에는 회전자유로운 중공 원통형상의 하우징(70)과, 하면에 기판(W)을 유지하여 하우징(70)과 일체로 회전하는 원판형상의 기판테이블(71)이 구비되어 있다. 상기 하우징(70)의 하단에는 안쪽으로 돌출하는, 예를 들어 패킹 재로 이루어지고 안 둘레면의 일부에 기판(W)의 안내가 되는 테이퍼면을 형성한 링형상의 기판 유지부(72)가 설치되고, 이 기판 유지부(72)와 기판 누름체인 기판 테이블(71)로 기판(W)의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판(W)을 유지하도록 구성되어 있다.
도 5는 헤드부(47)의 일부를 확대하여 나타내는 확대도로서, 도 5에 나타내는 바와 같이 기판 유지부(72)에는 안쪽으로 돌출하고, 상면의 선단이 위쪽으로 첨탑형상으로 돌출하는 링형상의 하부 밀봉재(73)가 설치되고, 기판 테이블(71)의 하면의 둘레 가장자리부에는 일부가 첨탑형상으로 기판 테이블(71)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출하는 상부 밀봉재(74)가 설치되어 있다. 이에 의하여, 기판(W)을 유지하였을 때, 기판(W)의 하면과 하부 밀봉재(73)가 기판(W)의 상면과 상부 밀봉재(74)가 각각 압접하여 이곳을 확실하게 밀봉하도록 되어 있다.
또 기판 유지부(72)에는 수평방향으로 바깥쪽으로 연장되고, 또한 바깥쪽을 향하여 위쪽으로 경사져 연장되는, 이 예에서는 지름 3mm의 공기뽑기구멍(75)이 원주방향을 따라 동일한 간격으로 80개 설치되어 있다. 이 공기뽑기구멍(75)은 도 4에 나타내는 헤드부(47)가 도금위치에 있을 때 바깥 둘레 개구단의 약 절반이 도금실(49)내의 도금액(45)의 액면으로부터 외부로 노출되는 위치에 설치되어 있다. 이에 의하여 상기한 바와 같이 도금실(49)내의 도금액(45)의 위쪽으로의 흐름이 기판(W)과 접액하여 기판(W)의 중앙부로부터 기포를 외부로 밀어 흐르게 하는 작용을 하였을 때, 이 흐름을 탄 기포는 공기뽑기구멍(75)으로부터 차례로 바깥쪽으로 배출되어 기판(W)과 도금액(45)의 사이에 기포가 남지 않도록 구성되어 있다.
여기에 상기 공기뽑기구멍(75)의 경사각(θ)은 예를 들어 30°로 설정되어 있다. 공기의 빠짐을 고려한 경우, 공기뽑기구멍(75)의 직경은 2mm 이상 5mm 이하로서 3mm 정도가 바람직하고, 또 바깥쪽을 향하여 20°이상 위쪽으로 경사시키는 것이 바람직하며 30°정도가 특히 바람직하다.
또한 공기뽑기구멍(75)의 바깥 둘레 개구단이 도금시에 있어서의 도금액의 액면보다 완전하게 위쪽에 위치하도록 하여 공기가 들어 가지 않도록 하거나, 공기뽑기구멍을 도중에 2개로 분기시켜 그 한쪽이 액면 부근에서 개구하고, 다른쪽이 액면보다 완전하게 위쪽에 위치하여 개구하도록 하여도 좋다. 또 기판(W)을 유지하였을 때의 이 기판(W)의 하면과, 공기뽑기구멍(75)의 상단과의 간격(S)이 1.5mm정도 이하일 때에 단시간에 공기뽑기를 행할 수 있음이 확인되어 있다.
또한 공기뽑기구멍(75)으로서는 직선형상으로 하거나, 바깥쪽을 따라 도중에서 2방향으로 분기된 형상 등, 임의의 형상으로 형성하여도 좋음은 물론이다.
또한 상기 하우징(70)의 기판 유지부(72)에는 기판(W)을 유지하였을 때 기판 (W)과 통전하는 판스프링 형상의 캐소드전극용 접점(76)이 배치되고, 상기 기판 테이블(71)의 바깥쪽에는 상기 기판 테이블(71)이 하강하였을 때 상기 캐소드전극용 접점(76)에 급전하는 급전접점(프로브)(77)이 아래쪽을 행하여 수직으로 설치되어 있다. 이에 의하여 도금액(45)은 기판(W)과 기판 유지부(72)의 하부 밀봉재(73)에 의해 밀봉되므로, 캐소드전극용 접점(76)과 급전접점(77)이 도금액(45)에 닿는 것이 방지된다.
여기서 이 예에서는 도 7에 나타내는 바와 같이 원주방향으로 6개로 분할된 캐소드전극판(208)이 구비되고, 이 각 캐소드전극판(208)에 안쪽으로 연장되는 각 15개의 캐소드전극용 접점(76)이 설치되어 있다. 그리고 이 각 캐소드전극판(208)에 각 급전접점(77)으로부터 개별로 급전되도록 되어 있으며, 이에 의하여 전압분포를 더욱 균일하게 할 수 있다.
도 8 및 도 9는 헤드부(47)의 전체를 나타내는 도면으로, 이 헤드부(47)는 고정프레임(80)에 고정된 레일(81)을 따라, 예를 들어 볼나사를 거쳐 상하이동하는 슬라이더(82)에 설치된 베이스(83)를 가지고, 이 베이스(83)에 상기 하우징(70)이 회전자유롭게 지지되어 있다. 한편 상기 기판 테이블(71)은 상기 하우징(70)의 축부의 내부를 동심형상으로 원통하여 연장되는 테이블축(84)의 하단에 연결되어 있다. 이 테이블축(84)은 스플라인부(85)를 거쳐 회전불능, 즉 하우징(70)과 테이블축(84)이 일체가 되어 회전하고, 상대적으로 상하이동하도록 구성되어 있다.
상기 베이스(83)에는 서보모터(86)가 설치되고, 이 서보모터(86)의 구동풀리 (87)와 상기 하우징(70)의 축부에 고정된 종동풀리(88)의 사이에 타이밍벨트(89)가 건너질러져 있다. 이에 의하여 서보모터(86)의 회전구동에 따라 도 10에 실선으로 나타내는 부재, 즉 하우징(70), 테이블축(84) 및 기판 테이블(71)이 기판(W)을 유지한 상태에서 일체가 되어 회전하도록 되어 있다.
상기 베이스(83)에는 브래킷(90)이 수직으로 설치되고, 이 브래킷(90)에 에어구동의 엑츄에이터(91)가 설치되어 있다. 한편, 상기 테이블축(84)의 위쪽에는 커넥터(95)가 연결되고, 이 커넥터(95)와 상기 엑츄에이터(91)와 엑츄에이터 슬라이더(93)는 상하로 상대운동을 한다. 이에 의하여 도 11에 실선으로 나타내는 부 재(단, 엑츄에이터를 제외함), 즉 테이블축(84) 및 기판 테이블(71) 등이 상하이동하도록 되어 있다.
또한 고속회전에 의한 로터리조인트(94)의 소모를 예방하기 위하여, 통전이 불필요한 액제거을 위한 고속회전시에는 로터리조인트(94)를 커넥터(92)로부터 떼어 내기 위하여 엑츄에이터(97)와 엑츄에이터 슬라이더(98)가 구비되어 있다. 또 기판 테이블(71)에 설치된 급전접점(77)은 테이블축(84)의 속을 지나 로터리조인트 (94)를 거쳐 도금용 전원의 음극에 접속되어 있다.
하우징(70)의 원통면의 양쪽에는 기판(W) 및 로봇핸드를 이 내부로 삽입 또는 인출하기 위한 개구(96)(도 5, 18 내지 도 20참조)가 설치되어 있다.
상기 기판 테이블(71)의 바깥 둘레부에는 기판(W)을 기판 테이블(71)의 하면에 유지하기 위한 척기구(100)가 이 예에서는 원주방향으로 3개소에 설치되어 있다. 이 척기구(100)는 벨크랭크형상의 훅(101)을 가지고 있다. 이 훅(101)은 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 대략 중앙을 핀(102)을 거쳐 회전자유롭게 지지되고, 이 핀(102)의 위쪽의 안쪽으로 연장되는 레버부(101a)와 기판 테이블(71)의 상면과의 사이에 압축코일스프링(103)이 장치되어 폐쇄되는 방향으로 가세되어 있다. 이에 의하여 통상은 이 코일스프링(103)의 가세력으로 훅(101)의 하단에 설치한 포올(104)이 기판(W)의 아래쪽으로 들어가 기판(W)을 유지하도록 되어 있다.
한편 상기 훅(101)의 레버부(101a)의 위쪽 위치에는 에어실린더(105)의 작동에 따라 상하이동하는 푸셔(106)가 상기 베이스(83)에 설치되어 배치되어 있다. 이에 의하여 기판 테이블(71)이 상승하였을 때 푸셔(106)를 하강시켜 상기 훅(101) 을 압축코일스프링(103)의 가세력에 저항하여 개방하는 방향으로 회전시킴으로써 기판(W)의 유지를 해제하도록 구성되어 있다. 또한 하우징(70)의 푸셔(106)에 대향하는 위치에는 이 푸셔(106)의 상하이동을 저해하지 않도록 개구(107)가 설치되어 있다.
여기서 훅(101)은 기판 테이블(71)이 상부에 위치하고 있을 때 기판(W)을 기판 테이블(71)의 하면에 유지하기 위한 것으로, 기판 테이블(71)이 하강하여 기판테이블(71)의 상부 밀봉재(74)와 하우징(70)의 하부 밀봉재(73)로 기판을 끼워 유지하고 있을 때에는 훅(101)이 기판 테이블(71)에 접촉함으로써 기판(W)으로부터 떨어지기 때문에 기판(W)의 사이에 미소한 간극을 생기게 하여 기판(W)은 훅(101)에 의해서는 유지되지 않도록 조정되어 있다.
도 14 및 도 15는 상기 전처리유닛(21), 제 1 기판 스테이지(23b) 및 제 2 기판 스테이지(26b)에 구비되어 있는 반전기(20)를 나타낸다. 이 반전기(20)에는 모터(도시 생략)의 구동에 따라 회전하는 밀봉 케이스(110)와, 이 밀봉 케이스 (110)의 내부에 수용된 링크 등의 기구에 의해 개폐하는 원호형상의 한 쌍의 핸드 (111)와, 이 핸드(111)에 수직으로 설치된 스터드(112)에 회전자유롭게 지지되어 기판(W)을 파지하는 척프레임(113)이 구비되어 있다. 그리고 상기 척프레임(113)에 형성되는 평면은 상기 밀봉 케이스(110)의 축심과 편심량(e)만큼 오프셋한 위치에 위치하도록 되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 기판(W)을 파지하여 핸드(111)를 반전시켰을 때 기판(W)을 상기 편심량(e)의 2배 거리(2e)만큼 상하방향으로 동시에 이동시킬 수 있 있고, 이에 의하여 예를 들어 전처리유닛(21)의 비산방지커버에 반전기(20)의 구동부를 관통시키기 위한 개구를 설치할 때에 이 개구를 전처리유닛(21)의 기판척의 위치보다 위쪽에 설치할 수 있다.
다음으로, 이 실시형태의 도금장치에 의한 일련의 도금처리를 설명한다.
기판은 표면(소자형성면, 처리면)을 위를 향하여 카세트에 수납하여 설비 (10)내의 카세트 스테이지(15)에 얹어 놓는다. 그렇게 하면 제 1 반송장치(17)가 그 핸드를 카세트내로 삽입하여 떨어뜨려 넣는 식의 핸드에 의해 기판의 표면을 유지하여 1매의 기판을 카세트로부터 인출하고 회전하여 제 2 기판 스테이지(26a)상에 기판을 얹어 놓는다. 다음으로, 제 3 반송장치(27)가 제 2 기판 스테이지(26a) 에 있는 기판을 그 떨어뜨려 넣는 식의 핸드에 의해 밑으로부터 유지하고 회전하여 기판을 제 1 기판 스테이지(23a)상에 얹어 놓는다.
제 2 반송장치(24)는 제 1 기판 스테이지(23a)의 근처까지 자주(自走)하고, 그 위의 기판을 떨어뜨려 넣는 식의 핸드로 밑으로부터 유지하고 전처리유닛(21)쪽으로 회전하여, 전처리유닛(21)의 비산방지커버에 설치한 기판출입용 슬릿을 통하여 기판을 전처리유닛(21)의 기판척에 건네준다.
전처리유닛(21)의 기판척은 핑거를 개방하여 기판을 핑거의 사이에 위치시키고, 핑거를 폐쇄함으로써 기판을 유지한다. 다음으로, 반전기(20)의 핸드(111)의 이동에 방해가 되지 않는 위치에 대기하여 있던 전처리액 노즐을 기판의 중앙부근의 상부로 회전이동시켜 기판을 유지한 기판척을 중간속도(예를 들어 300min-1 정도)로 회전시키면서 기판 상부의 전처리액 노즐로부터 전처리액을 흘려 액이 신속하게 기판 전면으로 퍼진 단계에서 회전속도를 상승시켜 기판상의 여분의 전처리액을 원심력으로 액제거한다.
기판의 액제거이 종료하여 기판척을 정지시킨 후, 반전기(20)의 핸드(111)를 하강시키고, 그 핸드(111)에 의해 기판을 쥐고 전처리유닛(21)의 기판척의 핑거를 개방하여 기판을 반전기(20)에 건네 준다. 반전기(20)는 반전하여도 반전기(20)의 핸드(111)가 기판척에 닿지 않는 위치까지 상승하여 수평인 반전축을 중심으로 180도 회전시켜 기판의 표면을 밑을 향하게 한다. 반전기(20)는 기판을 제 2 반송장치(24)에 건네 주는 위치까지 하강하여 정지한다.
또한 반전기(20)의 핸드(111)는 제 3 반송장치(27)로부터 기판을 받아 들일 때 및 전처리후에 기판척으로부터 기판을 받아 들일 때에는 반전축의 아래쪽에 있으나, 핸드(111)를 반전축을 중심으로 반전시켜 기판을 제 2 반송장치(24)에 건네 줄 때에는 반전축의 위쪽에 위치하고 있다.
제 2 반송장치(24)는 떨어뜨려 넣는 식의 핸드를 비산방지커버의 슬릿으로부터 그 내부로 삽입하여 반전기(20)의 핸드(111)에 유지된 기판의 바로 아래쪽 기판의 바깥 둘레 에지부분만이 핸드에 접하도록 핸드를 배치하고, 반전기(20)의 핸드 (111)가 기판을 개방하여 기판표면을 밑으로 하여 기판을 유지한다. 제 2 반송장치(24)는 기판을 전처리유닛(21)으로부터 인출하고, 하나의 소정의 도금처리유닛 (22)앞까지 자주한다.
도금처리유닛(22)의 하우징(70) 및 기판 테이블(71)은 베이스(83)의 상승에 의하여 기판착탈위치까지 상승하고, 기판 테이블(71)은 다시 엑츄에이터(91)에 의해 하우징(70)의 상단까지 들어 올려져 있으며, 에어실린더(105)를 작동시켜 푸셔 (106)를 밀어내려 기판 테이블(71)의 바깥 둘레의 3개소의 훅(101)을 개방시킨다.
제 2 반송장치(24)는 핸드와 기판을 하우징(70)의 개구(96)로부터 이 내부로 삽입하여 기판 테이블(71)의 바로 밑 근방위치까지 핸드를 들어 올린다. 이 상태에서 푸셔(106)를 상승시켜 훅(101)의 레버부(101a)와 기판 테이블(71)의 상면과의 사이에 있는 압축코일스프링(103)의 가세력으로 훅(101)을 폐쇄하여 기판을 유지한다. 기판이 훅(101)에 의해 유지된 후, 제 2 반송장치(24)의 핸드를 약간 하강시켜 하우징(70)의 개구(96)로부터 인출한다.
다음으로, 엑츄에이터(91)에 의해 기판 테이블(71)을 하강시켜 기판을 하우징(70)의 기판 유지부(72)의 안쪽의 테이퍼형상의 부분에서 센터링하여 기판 유지부(72)의 하부 밀봉재(73)상에 얹어 놓고, 다시 기판을 기판 테이블(71)의 바깥 둘레 부근의 상부 밀봉재(74)에 가압하여 도금액이 전극접점측으로 들어가지 않도록 밀봉한다. 동시에 기판 테이블(71)을 하강시켜 캐소드전극용 접점(76)에 급전접점 (77)을 압접시킴으로써 확실한 접촉을 얻는다.
여기서 훅(101)은 극소한 간극을 가지고 기판을 훅(101)상에 싣는 형으로 유지하고 있고, 기판 테이블(71)이 하우징(70)으로부터 상승하고 있는 경우에는 상부 밀봉재(74)에 의해 덜거덕거림이 없을 정도로 유지되어 있으나, 기판 테이블(71)이 하강하여 하부 밀봉재(73)와 상부 밀봉재(74)로 밀봉한 상태에서는 상부 밀봉재 (74)가 오목해짐으로써 기판이 안정되게 유지되고, 훅(101)은 기판 테이블(71)에 의하여 정지되어 기판(W)으로부터 약간 떨어진 상태로 있고 기판을 유지하지 않게 된다. 따라서 기판은 3개소의 훅(101)의 영향을 받지 않고 하부 밀봉재(73)와 상부 밀봉재(74)에 의해 균등하게 유지된다.
이 상태에서 도금처리조(46)의 도금액 분출노즐(53)로부터 도금액을 분출하면 액면의 중앙부가 부풀어 오른 상태가 된다. 동시에 서보모터(86)를 회전시켜 하우징(70)과 기판(W)과 기판 테이블(71)을 중간속도(예를 들어 150min-1)로 회전시키면서 볼나사 등을 거쳐 베이스(83)를 하강시킨다. 이 회전속도는 하기의 공기뽑기를 고려하면, 100 내지 250min-1 정도가 바람직하다. 그렇게 하면 기판의 중앙이 도금액(45)의 액면에 접촉한 후, 부풀어 오른 액면과의 접촉면적이 차례로 증가하여 주위까지 액이 가득차게 된다. 기판 하면의 주위는 하부 밀봉재(73)가 기판면으로부터 돌출되어 있기 때문에 에어가 남기 쉬우나, 하우징(70)의 회전에 의해 기포를 포함한 도금액을 공기뽑기구멍(75)으로부터 외부로 밀어 흐르게 함으로써 기판 하면의 기포를 제거한다. 이에 의하여 기판 표면의 기포를 완전히 제거하여 균일한 처리를 가능하게 한다. 기판에 도금을 실시하는 소정위치는 기판이 도금실(49)내의 도금액(45)에 침지되고, 또한 하우징(70)의 개구(96)로부터 도금액이 침입하지않는 위치에 설정되어 있다.
기판이 소정의 위치까지 하강하였을 때, 하우징(70)을 중간속도로 수초간 회전시켜 공기뽑기를 행한 후, 이 회전속도를 저속회전(예를 들어 100 min-1)으로 저하시켜 애노드를 양극, 기판처리면을 음극으로 한 도금전류를 흘려 전해도금을 행 한다. 이 회전속도는 예를 들어 0 내지 225 min-1의 범위이다. 도금처리 동안은 도금액을 도금액 분출노즐(53)로부터 소정의 유량으로 계속하여 공급하고, 제 1 도금액 배출구(57) 및 제 2 도금액 배출구(59)로부터 배출시켜 도금액 조정탱크(40)를 통하여 순환시킨다. 도금막 두께는 전류밀도와 통전시간에 의해 정해지기 때문에 희망하는 석출량에 따른 통전시간(도금시간)을 설정한다.
이 도금시간은 예를 들어 120 내지 150초이며, 예를 들어 1A 정도의 전류로 40초 정도의 도금처리를 행하고, 그런 다음에 예를 들어 7.4A 정도의 전류로 도금처리를 행함으로써 균일하고 얼룩이 없는 도금막을 얻을 수 있다.
통전을 종료한 후, 베이스(83)를 상승시켜 하우징(70), 기판(W) 및 기판 테이블(71)을 도금실(49)내의 도금액(45)의 액면보다 위의 위치에서 처리조 커버의 상단보다 밑의 위치까지 들어 올려 고속(예를 들어 500 내지 800min-l)으로 회전시켜 도금액을 원심력에 의해 액제거한다. 액제거이 종료한 후, 하우징(70)의 회전을 소정의 방향을 향하도록 정지시키고, 베이스(83)를 상승시켜 하우징(70)을 기판의 착탈위치까지 상승시킨다. 하우징(70)이 기판착탈위치까지 상승한 후, 엑츄에이터(91)에 의해 기판 테이블(71)을 다시 기판착탈위치까지 상승시킨다.
여기서 도금액의 공급량은 도금액의 액면을 상승시키는 도금액 상승시에 있어서는 10 내지 30ℓ/min (바람직하게는 20ℓ/min)정도로 제 1 도금액 배출구(57)로부터 3 내지 6ℓ/min (바람직하게는 5ℓ/min)정도 유출시킨다. 도금중에 있어 서는 8 내지 20ℓ/min (바람직하게는 10ℓ/min)정도로, 제 1 도금액 배출구(57)로 부터 3 내지 6ℓ/min (바람직하게는 5ℓ/min), 제 2 도금액 배출구(59)로부터 3 내지 6ℓ/min (바람직하게는 5ℓ/min)정도 유출시킨다. 도금후의 액면하강시에 있어서는 15 내지 30ℓ/min (바람직하게는 20ℓ/min)정도로, 제 1 도금액 배출구(57)로부터 20 내지 30ℓ/min (바람직하게는 25ℓ/min)정도 유출시킨다. 또 장시간 처리중지시에 있어서는 2 내지 4ℓ/min (바람직하게는 3ℓ/min)정도의 도금액을 공급하고, 그 전량을 제 2 도금액 배출구(59)로부터 유출시켜 도금액을 순환시킨다.
다음으로, 제 2 반송장치(24)의 핸드를 하우징(70)의 개구(96)로부터 이 내부로 삽입하여 기판을 받아 들이는 위치까지 상승시킨다. 그리고 푸셔(106)를 하강시켜 훅(101)의 레버부(101a)를 눌러 훅(101)을 개방시켜 훅(101)에 의해 유지되어 있던 기판을 핸드의 떨어뜨려 넣기 핸드에 떨어뜨려 넣는다. 이 상태에서 핸드를 약간 하강시켜 하우징(70)의 개구로부터 핸드와 그것에 유지된 기판을 인출한다. 기판은 핸드에 의한 설치시와 마찬가지로, 기판의 표면을 밑을 향하여 기판의 에지부만이 핸드에 접촉하도록 유지된다.
제 2 반송장치(24)에 유지된 기판은 기판의 표면에 밑을 향한 채로 제 1 기판 스테이지(23b)의 반전기(20)에 건네 진다. 반전기(20)는 2개의 핸드(111)로 기판 바깥 둘레를 쥐고, 기판의 표리 양면에 초순수을 공급하여 린스를 행한다. 그리고 수평인 반전축의 주위로 기판을 180도 회전시켜 이 표면을 위를 향하게 한다. 다음으로, 제 3 반송장치(27)가 제 1 기판 스테이지(23b)의 반전기(20)에 얹어 놓여진 기판을 핸드로 유지하여 약액세정장치(25)로 이송한다.
약액세정장치(25)에서는 6개의 핑거로 기판을 유지하고, 그 표면을 위를 향하여 회전시키고, 기판의 표면, 에지, 이면을 각각 화학 세정액에 의해 세정한다. 약액세정이 종료하면 초순수에 의해 린스를 행한 후, 핑거에 유지된 기판을 고속으로 회전시켜 기판의 액제거을 행한다.
액제거이 종료하면 제 3 반송장치(27)의 핸드에 의하여 기판의 표면을 위를 향하여 인출하고, 제 2 기판 스테이지(26b)에 얹어 놓는다. 제 2 기판 스테이지 (26b)에 있어서 다시 초순수에 의해 기판을 린스한다.
다음으로, 제 1 반송장치(17)가 핸드에 의해 제 2 기판 스테이지(26b)에 유지된 기판을 받아 들여 세정·건조장치(16)에 기판을 건네 준다. 세정·건조장치 (16)는 초순수(탈이온수를 포함함)에 의해 기판의 표면, 이면을 세정하고, 고속회전에 의해 액제거하여 건조시킨다. 그리고 제 1 반송장치(17)의 핸드에 의해 기판을 표면을 위를 향하게 하여 유지하여 카세트 스테이지(15)의 카세트의 소정의 위치에 기판을 수납한다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시형태의 도금장치의 요부를 나타내는 것으로, 이 실시형태의 상기 제 1 실시형태와 다른 점은 도금조(50)에 이 도금조(50)의 손잡이 (51)를 거쳐 뽑아내기 자유롭게 장치되고, 애노드(48)를 일체로 유지한 애노드 유지체(52)의 입구 부근에 병렬로 배치한 다수의 홈(210)으로 이루어지는 래버린스시일(212)을 설치하고, 상기 홈(210)의 하나에 예를 들어 N2 등의 불활성 가스를 도입하는 불활성 가스 도입로(214)를 접속하고, 다시 모든 홈(210)의 바닥부에 도금액의 리턴통로(216)를 접속하여 이 도금액 리턴통로(216)의 다른쪽 끝을 흘러넘친 도 금액이 고이는 대기로 개방한 도금액 고임실(218)에 접속한 점에 있다. 그 밖의 구성은 제 1 실시형태의 것와 동일하다.
이와 같이 도금조(50)의 애노드 유지체(52)의 입구 부근에 복수의 홈(210)으로 이루어지는 래버린스시일(212)을 설치함으로써 밀봉재(200)를 강대한 힘으로 체결하는 일 없이 도금조(50)와 애노드 유지체(52) 사이의 간극을 래버린스시일(212)로 확실하게 밀봉하여 도금액이 외부로 누출하는 것을 방지할 수 있다. 또 홈 (210)의 하나에 불활성 가스 도입로(214)를, 모든 홈(210)의 바닥부에 도금액 리턴통로(216)를 각각 접속하고, 불활성 가스 도입로(214)로부터 홈(210)에 고인 도금액을 유출시키는 데 필요한 압력의 N2 등의 불활성 가스를 도입함으로써 홈(210)의 고인 도금액을 외부로 배출하여 래버린스시일(212)의 효과가 홈(210)에 고인 도금액으로 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한 이 예에서는 도금조(50)측에 복수의 홈(210)으로 이루어지는 래버린스시일(212)을 설치한 예를 나타내고 있으나, 애노드 유지체(52)측 또는 쌍방에 래버린스시일을 설치하도록 하여도 좋다.
도 17은 본 발명의 제 3 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 개요를 나타내는 것으로, 이 도금처리유닛은 상기 제 1 실시형태에 있어서의 도금처리유닛이 하우징(70)을 상하운동시켜 기판의 수수를 행하고 있는 데 대하여, 하우징(70)의 상하운동을 행하는 일 없이 도금처리조내의 도금액의 액면을 상하운동시켜 기판의 수수를 행하도록 한 것이다.
또 이 도금처리유닛을 구비한 경우, 도 2에 나타내는 자주식으로 회전자유로운 제 2 반송장치(24)로 하여 기판을 흡착유지하는 1개의 흡착핸드를 가지고, 이 흡착핸드를 흡착면을 상향 및 하향으로 변경하도록 회전가능한 것이 사용된다.
이하, 본 실시형태의 도금처리유닛을 상기 실시형태의 도금처리유닛과 동일 또는 상당부재에는 동일부호를 부착하고 그 설명의 일부를 생략하여 설명한다.
도금처리유닛(22)은 도금처리조(46)와 헤드부(47)를 구비하고 있다. 이 도금처리조(46)의 도금조(50)에는 애노드(48)의 주위에 위치하여 도금조(50)의 바닥면에서 개구하는 제 1 도금액 배출구(도시 생략)와, 도금조(50)의 둑부재(58)를 흘러넘친 도금액(45)을 배출하는 제 2 도금액 배출구(59) 외에 도금조(50)의 둘레 벽부의 높이방향의 도중에 설치한 단차부(50a)에서 개구하는 제 3 도금액 배출구 (120)가 설치되고, 이 제 3 도금액 배출구(120)로부터 리저버(226)(도 22참조)에 연장되는 도금액 배출관(121)에 차단밸브(122)가 장치되어 있다.
이에 의하여 도금조(50)의 둑부재(58)의 상단면에서 형성되는 평면이 도금시 액면(A)을, 단차부(50a)로 형성되는 평면이 기판수수 액면(B)를 각각 형성한다. 즉, 도금처리시에는 차단밸브(122)를 폐쇄하여 도금액 분출노즐(53)로부터 도금액을 분사함으로써 도금실(49)내의 도금액(45)의 액면을 상승시켜 도금조(50)의 둑부재(58)의 상단부로부터 흘러넘치게 하여 액면을 도금시 액면(A)에 안정킨다. 도금처리 종료후에는 차단밸브(122)를 개방하여 도금실(49)내의 도금액(45)을 제 3 도금액 배출구(120)로부터 배출하여 액면을 기판수수 액면(B)으로 하도록 되어 있다.
이와 같이 도금처리시 이외에도 애노드(48)를 도금액(45)에 담금으로써, 애 노드(48)의 표면에 생성된 블랙필름이 건조하여 산화되는 것을 방지하여 안정된 도금처리를 행할 수 있다.
또 헤드부(47)의 하우징(70)은 이 하단의 기판 유지부(72)로 기판(W)을 얹어 놓고 유지하였을 때, 이 기판(W)이 상기 도금시 액면(A)과 기판 수수액면(B) 사이에 위치하도록 상하방향으로 이동불능하게 고정되어 회전자유롭게 배치되어 있다. 또 기판 테이블(71)에는 기판을 유지하는 기능은 조금도 구비되어 있지 않고, 하우징(70)의 기판 유지부(72)상에 기판(W)을 얹어 놓은 후에 하강하여 기판(W)의 둘레 가장자리부를 기판 유지부(72)와 기판 테이블(71)의 둘레 가장자리부 하면으로 끼워 유지하여 기판(W)을 유지하도록 되어 있다.
다음으로, 이 실시형태의 도금장치에 의한 도금처리에 대하여 설명한다. 이 실시형태에 있어서는 제 2 반송장치(24)에 의한 기판의 수수와, 도금처리유닛(22)에 의한 처리만이 상기 제 1 실시형태와는 다르며, 그 외는 거의 동일하기 때문에 다른점만을 설명한다.
먼저, 제 1 기판 스테이지(23a)에 표면상을 향하여 얹어 놓여진 기판을 전처리유닛(21)에 건네 줄때에는 제 2 반송장치(24)의 흡착핸드를 흡착면을 위로 향하게 한 상태에서 기판의 아래쪽으로부터 이면을 흡착하여 기판을 유지하고, 전처리유닛 (21)의 방향으로 회전하여 전처리유닛(21)의 비산방지커버의 슬릿으로부터 기판 및 흡착핸드를 이 내부에 삽입하여 전처리유닛(21)의 반전기(20)가 개방되어 있는 2개의 핸드(111) 사이에 기판을 위치시킨다.
또 전처리유닛(21)으로부터 기판을 받아 들일 때에는 제 2 반송장치(24)의 흡착핸드를 흡착면을 밑을 향하게 하여 전처리유닛(21)의 비산방지커버의 슬릿으로부터 이 내부로 삽입하여 전처리유닛(21)의 반전기(20)의 핸드(111)에 유지된 기판의 바로 위쪽에 흡착핸드를 배치하여 기판의 이면을 진공흡착시켜 반전기(20)의 핸드(111)를 개방하고, 이에 의하여 제 2 반송장치(24)의 흡착핸드로 기판의 표면을 밑으로 하여 기판을 유지한다.
도금처리유닛(22)에 기판을 수수할 때에는 제 2 반송장치(24)의 흡착핸드와 이 흡착핸드로 표면을 밑을 향하게 하여 흡착유지한 기판(W)을 하우징(70)의 개구 (96)로부터 이 내부로 삽입하여 흡착핸드를 아래쪽으로 이동시킨 후, 진공흡착을 해제하여 기판(W)을 하우징(70)의 기판 유지부(72)상에 얹어 놓고, 그런 다음에 흡착핸드를 상승시켜 하우징(70)으로부터 뽑아 낸다. 다음으로, 기판 테이블(71)을 하강시켜 기판(W)의 둘레 가장자리부를 기판 유지부(72)와 기판 테이블(71)의 둘레 가장자리부 하면으로 끼워 유지하여 기판(W)을 유지한다.
그리고, 제 3 도금액 배출구(120)에 접속한 도금액 배출관(121)을 차단밸브 (122)로 폐쇄한 상태에서 도금액 분출노즐(53)로부터 도금액을 분출시키고, 동시에 하우징(70)과 그것에 유지된 기판(W)을 중간속도로 회전시켜 도금액이 소정의 양까지 채워지고, 다시 수초 경과하였을 때 하우징(70)의 회전속도를 저속회전(예를 들어 100min-1)으로 저하시켜 애노드(48)를 양극, 기판처리면을 음극으로 하여 도금전류를 흘려 전해도금을 행한다.
통전을 종료한 후, 차단밸브(122)를 개방하여 제 3 도금액 배출구(120)로부터 도금조(50)의 단차부(50a)보다 위에 있는 도금액(45)을 리저버에 배출한다. 이에 의하여 하우징(70) 및 그것에 유지된 기판은 도금액면상에 노출된다. 이 하우징(70)과 그것에 유지된 기판(W)이 액면보다 위에 있는 위치에서 고속(예를 들어 500 내지 800min-1)으로 회전시켜 도금액을 원심력에 의해 액제거한다. 액제거이 종료한 후, 하우징(70)의 회전을 하우징(70)이 소정의 방향을 향하도록 정지시킨다.
하우징(70)이 완전히 정지한 후, 기판 테이블(71)을 기판착탈위치까지 상승시킨다. 다음으로, 제 2 반송장치(24)의 흡착핸드를 흡착면을 밑을 향하게 하여 하우징(70)의 개구(96)로부터 이 내부로 삽입하여 흡착핸드가 기판을 흡착할 수 있는 위치로까지 흡착핸드를 하강시킨다. 그리고 기판을 흡착핸드에 의해 진공흡착하여 흡착핸드를 하우징(70)의 개구(96)의 상부위치로까지 이동시켜 하우징(70)의 개구(96)로부터 흡착핸드와 그것에 유지한 기판을 인출한다.
이 실시형태에 의하면, 헤드부(47)의 기구적인 간소화 및 콤팩트화를 도모하고, 또한 도금처리조(46)내의 도금액의 액면이 도금시 액면(A)에 있을 때 도금처리를, 기판수수시 액면(B)에 있을 때에 기판의 물떨굼과 수수를 행하고, 또한 애노드 (48)의 표면에 생성된 블랙필름의 건조나 산화를 방지할 수 있다. 또 기판에 도금을 실시할 때의 기판의 위치와, 기판에 부착된 여분의 도금액을 회전·액제거할 때의 기판의 위치가 동일한 위치이므로, 미스트 비산 방지 대책을 실시하는 위치를 낮게 할 수 있다.
또 이 실시예에 있어서는 액면이 기판수수 액면(B)일 때 기판(W)을 하우징 (70)내에 삽입하여 유지한 후, 액면을 도금시 액면(A)까지 상승시킴과 동시에, 하우징(70)을 일정량 상승시켜 액면이 도금시 액면(A)에 도달한 후에 하우징(70)을 중간정도(예를 들어 150min-1)로 회전시키면서 하강시켜 중앙에서 부풀어 오른 도금액면에 기판(W)을 접촉시킬 수도 있다. 이에 의하여 기판 표면의 기포를 더욱 확실하게 제거할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 4 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛을 나타내는 것으로, 이 실시형태의 상기 제 3 실시형태와 다른 점은 제 3 실시형태에 있어서의 기판누름체인 기판 테이블(71)을 대신하여 가압링(130)을 사용하고, 다시 이 가압링(130)을 상하이동시키는 실린더 등의 구동부(131)를 하우징(70)의 내부에 수납한 점이다. 그 외의 구성은 제 3 실시형태의 것과 대략 동일하다.
이 실시형태에 의하면 구동부(131)를 작동시켜 가압링(130)을 하강시킴으로써, 기판의 둘레 가장자리부를 하우징(70)의 기판 유지부(72)와 가압링(130)의 하면으로 끼워 유지하여 기판(W)을 유지하고, 가압링(130)을 상승시킴으로써, 이 유지를 해제할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제 5 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛을 나타내는 것으로, 이 실시형태의 상기 제 3 실시형태와 다른 점은, 제 3 실시형태에 있어서의 기판누름체인 기판 테이블(71)을 대신하여 요동자유로운 요동링크(142)를 가지는 클램프기구(141)를 사용하고, 이 클램프기구(141)를 하우징(70)의 아래쪽 내부에 수납한 점이다. 그 외의 구성은 제 2 실시형태의 것과 대략 동일하다.
이 실시형태에 의하면 클램프기구(141)를 거쳐 요동링크(142)를 이것이 수평방향에 위치하도록 안쪽으로 요동시킴으로써, 기판의 둘레 가장자리부를 하우징 (70)의 기판 유지부(72)와 요동링크(142)로 끼워 유지하여 기판(W)를 유지하고, 요동링크(142)를 이것이 연직방향에 위치하도록 바깥쪽으로 요동시킴으로써, 이 유지를 해제하고, 또한 기판(W)의 탈출시에 요동링크(142)가 방해되는 것을 방지할 수있다.
도 20은 본 발명의 제 6 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛을 나타내는 것으로, 이 실시형태의 상기 제 3 실시형태와 다른 점은, 제 3 실시형태에 있어서의 기판누름체인 기판 테이블(71)을 대신하여 공기압으로 탄성변형하는 팽창수축부재 (150)를 사용하고, 이 팽창수축부재(150)를 하우징(70)의 아래쪽 내부에 수납한 점이다. 그 외의 구성은 제 3 실시형태의 것과 대략 동일하다.
이 실시형태에 의하면, 팽창수축부재(150)를 공기압으로 팽창시킴으로써 기판의 둘레 가장자리부를 하우징(70)의 기판 유지부(72)와 팽창수축부재(150)로 끼워 유지하여 기판(W)을 유지하고, 팽창수축부재(150)내의 공기를 뽑음으로써 이 유지를 해제하며, 또한 기판(W)의 탈출시에 팽창수축부재(150)가 방해되는 것을 방지할 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 7 실시형태의 도금장치의 도금처리유닛의 전체구성을 나타내며, 도 22는 이 도금처리유닛을 복수개 구비한 도금장치의 도금액의 플로우도를 나타낸다. 이것을 상기 각 실시형태의 도금처리유닛과 동일 또는 상당부재에 동일부호를 부착하고 그 설명의 일부를 생략하여 설명한다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 이 도금처리유닛은 대략 원통형으로 내부에 도금액(45)을 수용하는 도금처리조(46)와, 이 도금처리조(46)의 위쪽에 배치되어 기판(W)을 유지하는 헤드부(47)로 주로 구성되어 있다. 또한 도 21은 헤드부(47)로 기판(W)을 유지하여 도금액(45)의 액면을 상승시킨 도금위치에 있을 때의 상태를 나타내고 있다.
상기 도금처리조(46)에는 위쪽으로 개방하여 애노드(48)를 바닥부에 배치한 도금실(49)과, 이 도금실(49)내에 도금액(45)을 보유하는 도금조(50)가 구비되어 있다. 상기 도금조(50)의 안 둘레벽에는 도금실(49)의 중심을 향하여 수평으로 돌출하는 도금액 분출노즐(53)이 원주방향을 따라 동일한 간격으로 배치되고, 이 도금액 분출노즐(53)은 도금조(50)의 내부를 상하로 연장되는 도금액 공급로(54)(도 4참조)와 연통되어 있다.
이 도금액 공급로(54)는 도 22에 나타내는 바와 같이, 도금액 공급관(55)을 거쳐 도금액 조정탱크(40)(도 3참조)에 접속되고, 이 도금액 공급관(55)의 도중에 2차측의 압력을 일정하게 하는 제어밸브(56)가 장치되어 있다.
또한 이 예에서는 도금실(49)내의 애노드(48)의 위쪽위치에 예를 들어 3mm 정도의 다수의 구멍을 설치한 펀치플레이트(220)가 배치되고, 이에 의하여 애노드 (48)의 표면에 형성된 블랙필름이 도금액(45)에 의해서 감아 올려져 유출되는 것을 방지하도록 되어 있다.
또 도금조(50)에는 도금실(49)내의 도금액(45)을 상기 도금실(49)의 바닥부 둘레 가장자리로부터 뽑아 내는 제 1 도금액 배출구(57)와, 도금조(50)의 상단부에 설치한 둑부재(58)를 흘러넘친 도금액(45)을 배출하는 제 2 도금액 배출구(59)와, 이 둑부재(58)를 흘러넘치기 전의 도금액을 배출하는 제 3 도금액 배출구(120)가 설치되어 있다. 제 2 도금액 배출구(59)와 제 3 도금액 배출구(120)를 흐르는 도금액은 도금조의 하단부에서 하나가 되어 배출된다. 제 3 도금액 배출구(120)를 설치하는 대신에 둑부재(58)의 하부에 도 27에 나타내는 바와 같이 소정간격마다 소정폭의 개구(222)를 설치하고, 이 개구(222)를 통과시킨 도금액을 제 2 도금액 배출구(59)로 배출하도록 하여도 좋다.
이에 의하여 도금처리시에 있어서 공급 도금량이 클 때에는 도금액을 제 3 도금액 배출구(120)로부터 외부로 배출하거나, 또는 개구(222)를 통과시켜 제 2 도금액 배출구(59)로부터 외부로 배출하고, 동시에 도 27(a)에 나타내는 바와 같이 둑부재(58)를 흘러넘치게 하여 제 2 도금액 배출구(59)로부터도 외부로 배출한다. 또 도금처리시에 있어서 공급 도금량이 작을 때에는 도금액을 제 3 도금액 배출구 (120)로부터 외부로 배출하거나, 또는 제 3 도금액 배출구(120)를 설치하는 대신에 도 27(b)에 나타내는 바와 같이 개구(222)를 통과시켜 제 2 도금액 배출구(59)로부터 외부로 배출하고, 이에 의하여 도금량의 대소에 용이하게 대처할 수 있게 되어 있다.
또한 도 27(d)에 나타내는 바와 같이, 도금액 분출노즐(53)의 위쪽에 위치하여 도금실(49)과 제 2 도금액 배출구(59)를 연통하는 액면 제어용 원통구멍(224)이 원주방향을 따른 소정의 피치로 설치되고, 이에 의하여 비도금시에 도금액을 관통 구멍(224)을 통과시켜 제 2 도금액 배출구(59)로부터 외부로 배출함으로써 도금액의 액면을 제어하도록 되어 있다. 또한 이 관통구멍(224)은 도금처리시에 오리피스와 같은 역할을 다하여 여기에서 흘러 나오는 도금액의 양이 제한된다.
도 22에 나타내는 바와 같이 제 1 도금액 배출구(57)는 도금액 배출관(60a)을 거쳐 리저버(226)에 접속되고, 이 도금액 배출관(60a)의 도중에 유량조정기 (61a)가 장치되어 있다. 제 2 도금액 배출구(59)와 제 3 도금액 배출구(120)는 도금조(50)의 내부에서 합류한 후, 도금액 배출관(60b)을 거쳐 직접 리저버(226)에 접속되어 있다.
이 리저버(226)에는 다른 모든 도금처리유닛으로부터 도금액이 유입하게 되고 있고 이 리저버(226)에 들어 간 도금액은 리저버(226)로부터 펌프(228)에 의해 도금액 조정탱크(40)(도 3참조)에 들어 간다. 이 도금액 조정탱크(40)에는 온도콘트롤러(230)나 샘플액을 인출하여 분석하는 도금액 분석유닛(232)이 부설되어 있고, 단일한 펌프(234)의 구동에 따라 도금액 조정탱크(40)로부터 필터(236)를 통하여 도금액이 각 도금처리유닛의 도금액 분출노즐(53)에 공급되도록 되어 있고, 이 도금액 조정탱크(40)로부터 각 도금처리유닛으로 연장되는 도금액 공급관(55)의 도중에 2차측의 압력을 일정하게 하여 하나의 도금처리유닛이 정지하여도 다른 도금처리유닛의 도금액 공급압을 일정하게 하는 제어밸브(56)가 구비되어 있다.
이와 같이 복수의 도금처리유닛에 단일한 도금처리설비의 도금액 조정탱크 (40)로 조정한 도금액을 단일한 펌프(234)로 개별로 공급함으로써 도금처리설비의 도금액 조정탱크(40)로서 용적이 큰 것을 사용하여 도금액을 조정하고, 이에 의하 여 각 도금처리유닛에 제어밸브(56)를 거쳐 개별로 유량을 제어하면서 공급하는 도금액의 변동을 작게 억제할 수 있다.
또 도금실(49) 내부의 주변 근방에 위치하여 이 도금실(49)내의 도금액(45)의 상하로 나뉘어진 위쪽의 흐름으로 도금액면의 중앙부를 위쪽으로 밀어 올려 아래쪽의 흐름을 원활하게 함과 동시에, 전류밀도의 분포를 더욱 균일하게 되도록 한 연직정류링(62)과 수평정류링(63)이 상기 수평정류링(63)의 바깥 둘레끝을 도금조 (50)에 고정하여 배치되어 있다.
한편 헤드부(47)에는 회전자유로운 아래쪽으로 개구된 바닥이 있는 원통형상으로 둘레벽에 개구(96)를 가지는 하우징(70)과, 하단에 가압링(240)을 부착한 상하이동 자유로운 가압로드(242)가 구비되어 있다. 하우징(70)의 하단에는 도 26에 나타내는 바와 같이 안쪽으로 돌출하는 링형상의 기판 유지부(72)가 설치되고, 이 기판 유지부(72)에 안쪽으로 돌출하고, 상면의 선단이 위쪽에 첨탑형상으로 돌출하는 링형상의 밀봉재(244)가 설치되어 있다. 또한 이 밀봉재(244)의 위쪽에 캐소드전극용 접점(76)이 배치되어 있다. 또 기판 유지부(72)에는 수평방향으로 바깥쪽으로 연장되고, 또한 바깥쪽을 향하여 위쪽으로 경사져 연장되는 공기뽑기구멍 (75)이 원주방향을 따라 동일한 간격으로 설치되어 있다. 이들 캐소드전극용 접점 (76)이나 공기뽑기구멍(75)은 상기 제 1 실시형태의 것과 동일하다.
이에 의하여 도 23에 나타내는 바와 같이, 도금액의 액면을 내린 상태에서 도 25 및 도 26에 나타내는 바와 같이 기판(W)을 로봇핸드(H) 등으로 유지하여 하우징(70)의 내부에 넣어 기판 유지부(72)의 밀봉재(244)의 상면에 얹어 놓고, 로봇 핸드(H)를 하우징(70)으로부터 뽑아 낸 후, 가압링(240)을 하강시킴으로써 기판(W)의 둘레 가장자리부를 밀봉재(244)와 가압링(240)의 하면으로 끼워 유지하여 기판 (W)을 유지하고, 또한 기판(W)을 유지하였을 때에 기판(W)의 하면과 밀봉재(244)가 압접하여 여기를 확실하게 밀봉하고, 동시에 기판(W)과 캐소드전극용 접점(76)이 통전하도록 되어 있다.
도 21로 되돌아가 하우징(70)은 모터(246)의 출력측(248)에 연결되어 모터 (246)의 구동에 의해 회전하도록 구성되어 있다. 또 가압로드(242)는 모터(246)를 둘러싸는 지지체(250)에 고정된 가이드부착 실린더(252)의 작동에 의하여 상하이동하는 슬라이더(254)의 하단에 베어링(256)을 거쳐 회전자유롭게 지지한 링형상의 지지 프레임(258)의 원주방향을 따른 소정위치에 수직으로 설치되고, 이에 의하여 실린더(252)의 작동에 의해 상하이동하고, 또한 기판(W)을 유지하였을 때 하우징 (70)과 일체로 회전하도록 되어 있다.
지지체(250)는 모터(260)의 구동에 따라 회전하는 볼나사(261)와 나사결합하여 상하이동하는 슬라이드 베이스(262)에 설치되고, 또한 상부 하우징(264)으로 둘러싸여 모터(260)의 구동에 따라 상부 하우징(264)과 함께 상하이동하도록 되어 있다. 또 도금조(50)의 상면에는 도금처리시에 하우징(70)의 주위를 둘러싸는 하부하우징(257)이 설치되어 있다.
이에 의하여 도 24에 나타내는 바와 같이, 지지체(250)와 상부 하우징(264)을 상승시킨 상태에서 메인티넌스를 행할 수 있게 되어 있다. 또 둑부재(58)의 안 둘레면에는 도금액의 결정이 부착하기 쉬우나, 이와 같이 지지체(250)와 상부 하우 징(264)을 상승시킨 상태에서 다량의 도금액을 흘려 둑부재(58)를 흘러넘치게 함으로써 둑부재(58)의 안 둘레면에 대한 도금액의 결정의 부착을 방지할 수 있다. 또도금조(50)에는 도금처리시에 흘러넘치는 도금액의 위쪽을 덮는 도금액 비산방지커버(50b)가 일체로 설치되어 있으나, 이 도금액 비산방지커버(50b)의 하면에 예를 들어 HIREC(NTT 어드밴스 테크놀로지사 제품) 등의 초발수재를 코팅함으로써 여기에 도금액의 결정이 부착하는 것을 방지할 수 있다.
하우징(70)의 기판 유지부(72)의 위쪽에 위치하여 기판(W)의 중심내기를 행하는 기판 중심내기 기구(270)가 이 예에서는 원주방향을 따른 4개소에 설치되어 있다(도 30참조).
도 28은 이 기판 중심내기 기구(270)의 상세를 나타내는 것으로, 이것은 하우징(70)에 고정한 도어형의 브래킷(272)과, 이 브래킷(272)내에 배치한 위치결정블록(274)을 가지며, 이 위치결정 블록(274)은 그 상부에 있어서 브래킷(272)에 수평방향으로 고정한 피벗(276)을 거쳐 요동자유롭게 지지되고, 다시 하우징(70)과 위치결정 블록(274)과의 사이에 압축코일스프링(278)이 장치되어 있다. 이에 의하여 위치결정 블록(274)은 압축코일스프링(278)을 거쳐 피벗(276)을 중심으로 하부가 안쪽으로 돌출하도록 가세되고, 그 상면(274a)이 스토퍼로서의 역할을 다하여 브래킷(272)의 상부하면(272a)에 접촉함으로써 위치결정 블록(274)의 움직임이 규제되게 되어 있다. 또한 위치결정 블록(274)의 내면은 위쪽을 향하여 바깥쪽으로 넓어지는 테이퍼면(274b)으로 되어 있다.
이에 의하여 예를 들어 반송로봇 등의 핸드로 기판을 유지하여 하우징(70)내 로 반송하여 기판 유지부(72)의 위에 얹어 놓았을 때, 기판의 중심이 기판 유지부 (72)의 중심으로부터 어긋나 있으면 압축코일스프링(278)의 탄성력에 저항하여 위치결정 블록(274)이 바깥쪽으로 회동하여 반송로봇 등의 핸드에 의한 파지를 해제하면 압축코일스프링(278)의 탄성력으로 위치결정 블록(274)이 원래의 위치로 복귀함으로써 기판의 중심내기를 행할 수 있게 되어 있다.
도 29는 캐소드전극용 접점(76)의 캐소드전극판(208)(도 7참조)에 급전하는 급전접점(프로브)(77)을 나타내는 것으로, 이 급전접점(77)은 플랜저로 구성되어 있음과 동시에, 캐소드전극판(208)에 도달하는 원통형상의 보호체(280)로 포위되어 도금액으로부터 보호되어 있다.
여기서 도금처리를 행하면 밀봉재(244)의 안 둘레면의 위쪽으로 돌출한 첨탑형상부의 선단이 기판의 도금면에 압접하여 이 내부에 도금액이 채워지기 때문에 이 첨탑형상부의 선단에 도금액이 남고, 이 도금액이 건조하여 파티클의 발생원이 된다. 이 때문에 이 예에서는 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단에 남은 도금액을 흡인제거하기 위한 도금액 흡인기구(300)가 구비되어 있다.
도 30 및 도 31은 이 도금액 흡인기구(300)를 나타내는 것으로, 이것은 밀봉재(244)의 안 둘레면의 첨탑형상부를 따라 예를 들어 중심각이 약 100°인 원호형상으로 연장되는 도금액 흡인노즐(302)을 가지고 있다. 이 도금액 흡인노즐(302)은 내부에 도금액 통로(304a)를 가지며 연직방향으로부터 직각으로 굴곡하여 수평방향으로 연장되는 도금액 흡인관(304)의 하단에 블록(306)을 거쳐 연결되고, 이 도금액 흡인관(304)의 타단은 진공(310)으로부터 연장되는 플렉시블관(312)에 접속 되어 있다.
그리고 도금액 흡인관(304)은 수평이동용 실린더(314)의 작동에 따라 수평으로 이동하는 수평 슬라이더(316)에 연결되고, 또한 이 수평이동용 실린더(314)는 상하이동용 실린더(318)의 작동에 따라 상하로 이동하는 상하슬라이더(320)에 갈고리형상의 브래킷(322)을 거쳐 연결되어 있다. 또한 상하이동용 실린더(318)는 상기 지지체(250)에 설치되고 이에 의하여 도금액 흡인노즐(302)은 상하 및 수평방향으로 이동하도록 되어 있다.
이 도금액 흡인기구(300)에 의해 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단에 남은 도금액을 흡인제거할 때에는 먼저 수평이동용 실린더(314)를 작동시켜 도금액 흡인노즐(302)을 하우징(70)의 방향으로 전진시켜 이 하우징(70)의 개구(96)로부터 하우징(70)의 내부에 넣고, 그런 다음에 상하이동용 실린더(318)를 작동시켜 도금액 흡인노즐(302)을 하강시킨다. 이에 의하여 도금액 흡인노즐(302)을 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단에 근접시켜 대치시킨다. 이 상태에서 하우징(70)을 좌우로 천천히 회전시키면서 진공(310)에 의한 흡인을 행하여 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단의 절반에 걸치는 도금액의 흡인을 행한다. 그런 다음에 상기와 반대의 동작으로 도금액 흡인노즐(302)을 하우징(70)으로부터 뽑아내어 하우징(70)을 수평방향으로 180°회전시킨 후, 상기와 동일하게 하여 도금액 흡인노즐(302)을 밀봉재 (244)의 첨탑형상부의 선단에 근접시켜 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단의 나머지절반에 걸치는 도금액의 흡인을 행한다.
이에 의하여 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단에 남은 도금액을 단시간에 효 율적으로 흡인제거하여 이 도금액이 파티클의 발생원이 되는 것을 방지할 수 있다.
이 실시형태의 도금장치에 있어서는, 상기 제 3 실시형태와 마찬가지로, 도 23에 나타내는 도금액의 액면이 낮은 기판 수수위치에 있을 때 기판을 하우징(70)내에 삽입하여 유지하고, 이 상태에서 도금액의 액면을 상승시켜 기판에 도금처리를 실시하고, 그런 다음에 도금액의 액면을 내려 도금처리후의 기판을 하우징(70)으로부터 뽑아 낸다. 이 기판을 뽑아 낸 후에 필요에 따라 도금액 흡인기구(300)로 밀봉재(244)의 첨탑형상부의 선단에 남은 도금액을 흡인제거한다. 또 지지체 (250)와 상부 하우징(264)을 상승시킨 상태에서 메인티넌스를 행하고, 이 상태에서 필요에 따라 다량의 도금액을 흘려 둑부재(58)를 흘러넘치게 함으로써 둑부재(58)의 안 둘레면에 대한 도금액의 결정의 부착을 방지한다.
또 이 실시예에 있어서는 액면이 기판수수 액면(B)시에 기판(W)을 하우징 (70)내로 삽입하여 유지한 후, 액면을 도금시 액면(A)까지 상승시킴과 동시에, 하우징(70)을 일정량 상승시켜 액면이 도금시 액면(A)에 도달한 후에 하우징(70)을 중간정도(예를 들어 150min-1)로 회전시키면서 하강시켜 중앙에서 부풀어 오른 도금액면에 기판(W)을 접촉시킬 수도 있어 이에 의하여 기판 표면의 기포를 더욱 확실하게 제거할 수 있다.
또한 상기 각 실시형태에서는 전처리유닛으로서 프리딥방식을 채용하고, 배리어층과 시드층이 차례로 설치된 기판의 피도금면에 도금부착성을 향상시키기 위하여 도금액의 일 성분인 전처리액(프리딥액)을 균일하게 도포하도록 한 것을 사용 한 예를 나타내고 있으나, 배리어층과 시드층이 차례로 설치된 기판의 피도금면에 프리플레이팅(전도금)을 실시함으로써 불완전한 시드층을 보강하도록 한 전도금방식을 채용한 것을 사용하여도 좋다.
이 전도금방식을 채용한 전도금유닛은, 예를 들어 도금유닛과 대략 동일한 구조를 가지며, 도금액으로서 약알칼리의 피에린산 구리의 고분극액을, 애노드로서 순구리(무산소구리)를 각각 사용한 것이다. 도 2에 나타내는 전처리방식을 채용한 전처리유닛(21)을 대신하여 이와 같은 구성의 전도금유닛을 배치하고 전도금을 행하여 불완전한 시드층을 보강하고, 그런 다음에 도금처리로 이행할 수 있다. 또 전처리유닛과 전도금유닛을 함께 이 도금장치내에 설치할 수도 있다.
전도금유닛에서 사용하는 도금액이 알카리성이며, 도금유닛에서 사용하는 도금액이 산성이기 때문에, 전도금유닛으로 기판에 부착된 알카리성 도금액을 도금유닛으로 가지고 들어 가지 않는 대책이 필요하다. 이 대책으로서 도금공간(12)(도 2참조)내에 세정장치를 설치하고, 전도금유닛으로 전도금처리된 기판을 상기 세정장치로 물세정한 후, 도금유닛으로 반송하여 도금처리할 수 있다. 도 2의 배치도에 있어서 예를 들어 도금처리유닛(22) 또는 전처리유닛(21)의 적어도 하나를 전도금유닛으로 대체하고, 전처리유닛(21)의 적어도 하나를 상기한 세정장치로 대체할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 도금처리 및 그것에 부대되는 처리를 연속적으로 행하는 각 유닛(기기)을 동일설비내에 효율적으로 배치하여 점유면 적을 감소시키고, 카세트로부터 기판을 인출하여 이것에 전처리 및 도금처리를 실시한 후, 필요에 따라 약액으로 세정하고, 그런 다음에 순수로 세정하여 건조시키는 일련의 처리를 동일설비내에서 연속적이고 또한 효율적으로 행할 수 있다. 또한 도금처리 등에 사용하는 약품에 의한 기판의 오염을 방지할 수도 있다.

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  13. 하단에 안쪽으로 돌출하여 기판의 둘레 가장자리부에 접촉하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전 자유로운 하우징과, 상기 하우징의 내부에 이 하우징과 일체로 회전하도록 수납되고, 기판의 둘레 가장자리부를 상기 기판 유지부와의 사이에서 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판누름체를 구비한 헤드부를 가지 는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하우징 하부의 기판 유지부에는 복수의 공기뽑기구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 기판누름체의 둘레 가장자리부에는 기판누름체의 하면에 기판을 착탈자유롭게 유지하는 척기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  16. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 하우징의 기판 유지부상에는 상기 기판유지부와 상기 기판누름체에 의하여 기판을 유지하였을 때 기판과 통전하는 캐소드전극용 접점이 배치되고, 상기 기판누름체의 바깥쪽에는 상기 기판누름체가 하강하였을 때 상기 캐소드전극용 접점과 접촉하여 급전하는 급전접점이 설치되는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  17. 내부에 기판누름체를 상하이동 자유롭게 수납하고 상기 기판누름체와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와,
    상기 헤드부의 아래쪽에 배치되고 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다 도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  18. 내부에 가압링을 상하이동 자유롭게 수납하고 상기 가압링과의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와,
    이 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  19. 내부에 연직방향으로 요동자유로운 요동링크를 가지는 클램프기구를 수납하여 상기 요동링크와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와,
    상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하 도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  20. 내부에 공기압으로 탄성변형하는 팽창수축부재를 수납하여 이 팽창수축부재와의 사이에서 기판의 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와,
    상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 상기 하우징으로 유지된 기판의 위치보다도 높은 도금시의 액면과 낮은 기판수수시의 액면의 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  21. 기판을 유지하는 기판 유지부를 가지는 회전자유로운 하우징을 구비한 헤드부와,
    상기 헤드부의 아래쪽에 배치되고, 적어도 2개의 액면을 취하도록 도금액을 유지하는 도금처리조를 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 헤드부의 아래쪽에 배치되어 도금액을 유지하는 도금처리조와,
    상기 기판유지부의 안 둘레끝의 기판과의 접촉부에 부착된 도금액을 제거하는 도금액 제거수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
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  32. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판유지부의 안 둘레끝의 기판과의 접촉부에 부착된 도금액을 제거하는 도금액 제거수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도금처리유닛.
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