KR20200073997A - 기판 홀더에 사용하는 시일 - Google Patents

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Abstract

시일 부재가 압축된 상태에 있어서, 시일 부재가 기판에 충분한 압박력을 부여하고 있는 것이 중요하다.
일 실시 형태에 의하면, 기판 홀더가 제공되고, 이러한 기판 홀더는, 제1 보유 지지 부재와, 제2 보유 지지 부재와, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재를 클램프하기 위한 클램퍼와, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재가 클램프되었을 때, 상기 제1 보유 지지 부재, 상기 제2 보유 지지 부재, 및 기판 중 적어도 하나에 접촉하는 접촉부를 구비하는 시일을 갖고, 기판의 중심을 통과하고 기판의 표면에 수직인 평면에서 본 단면에 있어서, 상기 접촉부는, 제1 점을 중심으로 하는 제1 원호부와, 상기 제1 점과는 상이한 제2 점을 중심으로 하는 제2 원호부를 갖고, 상기 제1 원호부 및 상기 제2 원호부 중 적어도 한쪽의 곡률 반경은, 0.01㎜ 이상 0.1㎜ 이하이다.

Description

기판 홀더에 사용하는 시일{SEAL USED FOR SUBSTRATE HOLDER}
본원은, 기판 홀더에 사용하는 시일에 관한 것이다. 본원은, 2018년 12월 13일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2018-233413호에 기초하는 우선권을 주장한다. 일본 특허 출원 번호 제2018-233413호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
반도체 웨이퍼나 프린트 기판 등의 기판의 표면에 배선이나 범프(돌기상 전극) 등을 형성하는 것이 행해지고 있다. 이 배선 및 범프 등을 형성하는 방법으로서, 전해 도금법이 알려져 있다.
전해 도금법을 사용하는 도금 장치에 있어서는, 원형 또는 다각형의 기판의 단부 부근을 시일하고, 기판의 표면(피도금면)을 노출시켜 보유 지지하는 기판 홀더가 사용된다. 기판의 표면에 도금 처리를 행할 때는, 기판을 보유 지지한 기판 홀더를 도금액 중에 침지시킨다. 기판 홀더에 의해 기판의 단부면이 시일되므로, 기판의 표면은 도금액에 노출되지만, 시일보다 외측에 위치하는 기판의 급전 부분은 도금액에 접촉하는 일이 없다.
일본 특허 공개 제2012-062570호 공보
기판을 보유 지지한 기판 홀더가 도금액 중에 침지된 상태에 있어서, 기판 홀더의 급전 부분이 도금액에 접촉하지 않도록 하기 위해서는, 기판의 단부면을 적절하게 시일할 필요가 있다. 기판이 기판 홀더에 보유 지지된 상태에 있어서는, 기판의 단부 부근에 시일 부재가 압축된 상태로 배치되어 있다. 시일 부재가 압축된 상태에 있어서, 시일 부재가 기판에 충분한 압박력을 부여하고 있는 것이 중요하다.
일 실시 형태에 의하면, 기판 홀더가 제공되고, 이러한 기판 홀더는, 프론트 프레임과, 리어 프레임과, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임을 클램프하기 위한 클램퍼와, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임이 클램프되었을 때, 상기 프론트 프레임 및 상기 리어 프레임 중 한쪽과 기판에 접촉하는 접촉부를 구비하는 시일을 갖고, 상기 시일의 길이 방향에 수직인 평면에서 본 단면에 있어서, 상기 접촉부는, 제1 점을 중심으로 하는 제1 원호부와, 상기 제1 점과는 상이한 제2 점을 중심으로 하는 제2 원호부를 갖고, 상기 제1 원호부 및 상기 제2 원호부 중 적어도 한쪽의 곡률 반경은, 0.01㎜ 이상 0.1㎜ 이하이다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 도금 장치의 전체 배치도이다.
도 2a는 일 실시 형태에 관한 기판 홀더를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 2b는 일 실시 형태에 관한 기판 홀더를 모식적으로 도시하는 측면 단면도이다.
도 2c는 도 2b에 있어서 「A」로 표시된 부분의 확대도이다.
도 3은 기판 홀더 중 기판을 보유 지지하는 부분의 측면 단면도이다.
도 4는 일 실시 형태에 의한, 이너 시일과 기판 또는 프레임과의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 5는 일 실시 형태에 의한, 이너 시일과 기판 또는 프레임과의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 6은 일 실시 형태에 의한, 이너 시일과 기판 또는 프레임과의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 7은 시일의 단면 위치에 대한 접촉 압력을 나타내는 그래프이다.
도 8은 일 실시 형태에 의한, 기판 홀더를 모식적으로 도시하는 측면 단면도이다.
이하에, 본 발명에 관한 기판 반송 장치 및 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 장치의 실시 형태를 첨부 도면과 함께 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 요소에는 동일 또는 유사한 참조 부호가 붙여지고, 각 실시 형태의 설명에 있어서 동일 또는 유사한 요소에 관한 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시 형태에서 나타나는 특징은, 서로 모순되지 않는 한 다른 실시 형태에도 적용 가능하다.
<도금 장치의 개요에 대해>
도 1은, 실시 형태에 관한 기판 홀더가 사용되는 도금 장치의 전체 배치도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 도금 장치(100)는, 기판 홀더(1)(부호 「1」에 대해서는 도 2 이후를 참조할 것)에 기판을 로드하거나, 또는 기판 홀더(1)로부터 기판을 언로드하는 로드/언로드부(110)와, 기판을 처리하는 처리부(120)와, 세정부(50a)로 크게 나뉜다. 처리부(120)는 또한, 기판의 전처리 및 후처리를 행하는 전처리·후처리부(120A)와, 기판에 도금 처리를 행하는 도금 처리부(120B)를 포함한다. 또한, 이 도금 장치(100)에서 처리하는 기판은, 각형 기판, 원형 기판을 포함한다. 또한, 각형 기판은, 직사각형 등의 다각형의 유리 기판, 액정 기판, 프린트 기판, 그 밖의 다각형의 도금 대상물을 포함한다. 원형 기판은, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 그 밖의 원형의 도금 대상물을 포함한다.
로드/언로드부(110)는, 2대의 카세트 테이블(25)과, 기판 탈착 기구(29)를 갖는다. 카세트 테이블(25)은, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 액정 기판, 프린트 기판 등의 기판을 수납한 카세트(25a)를 탑재한다. 기판 탈착 기구(29)는, 기판을 기판 홀더(1)에 탈착하도록 구성된다. 또한, 기판 탈착 기구(29)의 근방(예를 들어 하방)에는 기판 홀더(1)를 수용하기 위한 스토커(30)가 마련된다. 이들 유닛(25, 29, 30)의 중앙에는, 이들 유닛 사이에서 기판을 반송하는 반송용 로봇으로 이루어지는 기판 반송 장치(27)가 배치되어 있다. 기판 반송 장치(27)는, 주행 기구(28)에 의해 주행 가능하게 구성된다.
세정부(50a)는, 도금 처리 후의 기판을 세정하여 건조시키는 세정 장치(50)를 갖는다. 기판 반송 장치(27)는, 도금 처리 후의 기판을 세정 장치(50)로 반송하고, 세정된 기판을 세정 장치(50)로부터 취출하도록 구성된다.
전처리·후처리부(120A)는, 프리웨트조(32)와, 프리소크조(33)과, 프리린스조(34)와, 블로조(35)와, 린스조(36)를 갖는다. 프리웨트조(32)에서는, 기판이 순수에 침지된다. 프리소크조(33)에서는, 기판의 표면에 형성된 시드층 등의 도전층의 표면의 산화막이 에칭 제거된다. 프리린스조(34)에서는, 프리소크 후의 기판이 기판 홀더와 함께 세정액(순수 등)으로 세정된다. 블로조(35)에서는, 세정 후의 기판의 액 제거가 행해진다. 린스조(36)에서는, 도금 후의 기판이 기판 홀더와 함께 세정액에 의해 세정된다. 프리웨트조(32), 프리소크조(33), 프리린스조(34), 블로조(35), 린스조(36)는, 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 이 도금 장치(100)의 전처리·후처리부(120A)의 구성은 일례이며, 도금 장치(100)의 전처리·후처리부(120A)의 구성은 한정되지 않고, 다른 구성을 채용하는 것이 가능하다.
도금 처리부(120B)는, 오버플로조(38)를 구비한 복수의 도금조(39)를 갖는다. 각 도금조(39)는, 내부에 하나의 기판을 수납하고, 내부에 보유 지지한 도금액 중에 기판을 침지시켜 기판 표면에 구리 도금 등의 도금을 행한다. 여기서, 도금액의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라서 다양한 도금액이 사용된다.
도금 장치(100)는, 이들 각 기기의 측방에 위치하여, 이들 각 기기의 사이에서 기판 홀더를 기판과 함께 반송하는, 예를 들어 리니어 모터 방식을 채용한 기판 홀더 반송 장치(37)를 갖는다. 이 기판 홀더 반송 장치(37)는, 기판 탈착 기구(29), 프리웨트조(32), 프리소크조(33), 프리린스조(34), 블로조(35), 린스조(36), 및 도금조(39)와의 사이에서 기판 홀더를 반송하도록 구성된다.
이상과 같이 구성되는 도금 장치(100)를 복수 포함하는 도금 처리 시스템은, 상술한 각 부를 제어하도록 구성된 컨트롤러(175)를 갖는다. 컨트롤러(175)는, 소정의 프로그램을 저장한 메모리(175B)와, 메모리(175B)의 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit)(175A)와, CPU(175A)가 프로그램을 실행함으로써 실현되는 제어부(175C)를 갖는다. 제어부(175C)는, 예를 들어 기판 반송 장치(27)의 반송 제어, 기판 탈착 기구(29)에 있어서의 기판의 기판 홀더에의 착탈 제어, 기판 홀더 반송 장치(37)의 반송 제어, 각 도금조(39)에 있어서의 도금 전류 및 도금 시간의 제어, 그리고 각 도금조(39)에 배치되는 애노드 마스크(도시하지 않음)의 개구 직경 및 레귤레이션 플레이트(도시하지 않음)의 개구 직경의 제어 등을 행할 수 있다. 또한, 컨트롤러(175)는, 도금 장치(100) 및 그 밖의 관련 장치를 통괄 제어하는 도시하지 않은 상위 컨트롤러와 통신 가능하게 구성되고, 상위 컨트롤러가 갖는 데이터베이스와의 사이에서 데이터의 교환을 할 수 있다. 여기서, 메모리(175B)를 구성하는 기억 매체는, 각종 설정 데이터나 후술하는 도금 처리 프로그램 등의 각종 프로그램을 저장하고 있다. 기억 매체로서는, 컴퓨터로 판독 가능한 ROM이나 RAM 등의 메모리나, 하드 디스크, CD-ROM, DVD-ROM이나 플렉시블 디스크 등의 디스크상 기억 매체 등의 공지의 것이 사용될 수 있다.
<기판 홀더(1)에 대해>
다음으로, 도 2를 사용하여 일 실시 형태에 관한 기판 홀더(1)에 대해 설명한다. 도 2a는 일 실시 형태에 관한 기판 홀더(1)를 모식적으로 도시한 정면도이다. 도 2b는 일 실시 형태에 관한 기판 홀더(1)를 모식적으로 도시한 측면 단면도이다. 도 2c는, 도 2b에 있어서 「A」라고 표시된 부분의 확대도이다. 단, 도 2c는 분해도로 되어 있다. 이하에서는, 도 2a의 좌우 방향(후술하는 암부(210a)의 길이 방향)을 X 방향, 지면에 대해 수직인 방향(보유 지지되어야 할 기판(W)의 면과 수직인 방향)을 Y 방향, 상하 방향을 Z 방향으로 하여 설명한다. X 방향에 대해서는 도 2a의 우측을 양의 방향으로 한다. Y 방향에 대해서는 도 2a의 지면에 대해 안쪽을 양의 방향으로 한다. Z 방향에 대해서는 도 2a의 상측 방향을 양의 방향으로 한다.
기판 홀더(1)는, 프레임 사이에 기판을 끼움으로써 기판을 보유 지지하기 위한 부재이다. 기판 홀더(1)는, 프론트 프레임(200a)(보유 지지 부재) 및 리어 프레임(200b)(보유 지지 부재)을 구비한다. 더 구체적으로는, 기판 홀더(1)의 적어도 일부는, 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)을 조합함으로써 구성된다. 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b)은, 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 클램퍼(290)(클램퍼(290)의 상세는 후술됨)에 의해 클램프된다. 도 2a의 부호 「200b」로부터 연장되어 있는 점선은, 도 2a에는 리어 프레임(200b)이 도시되어 있지 않은 것을 나타내고 있다. 기판 홀더(1)는, 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b) 사이에 기판(W)을 끼워 넣어 보유 지지하도록 구성되어 있다. 기판(W)은, 도 2b 중에 상상선으로 도시되어 있다.
프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b)은, 후술하는 훅부(250) 및 플레이트(270)를 제외하고, 대칭적인 구조를 갖는다. 따라서, 「프론트」와 「리어」라고 하는 명칭은 편의적인 것에 불과하다. 바꾸어 말하면, 프론트 프레임(200a)이 위치하는 측과 리어 프레임(200b)이 위치하는 측 중 어느 쪽을 정면으로서 취급해도 된다. 단, 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b)을 대칭적인 구조로 설계할 필요는 없다.
프론트 프레임(200a)의 상부에는 암부(210a)가 마련되어 있다. 암부(210a)의 견부에는 견부 전극(220)이 마련되어도 된다. 도 2의 예에서는, 암부(210a)의 양 견부에 2개의 견부 전극(220)이 마련되어 있다. 또한, 도 2a에서는 대표적으로 하나의 견부 전극(220)에만 부호가 붙여져 있다. 견부 전극(220)은 도시하지 않은 도전 경로(배선 또는 버스 바 등)에 의해 후술하는 기판용 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 후술하는 기판용 전극은 기판(W)과 전기적으로 접속되므로, 견부 전극(220)은 기판(W)과 전기적으로 접속되어 있다. 도금 장치(100)는, 견부 전극(220)을 통해 도금 공정에 필요한 전류를 기판(W)에 공급한다. 리어 프레임(200b)에는 암부(210b)가 마련되어 있다. 암부(210b)의 구성은 암부(210a)와 동등하다.
프론트 프레임(200a)은 배선 격납부(230a)를 구비한다. 배선 격납부(230a)는 암부(210a)와 후술하는 프레임 보디(240a) 사이에 마련되어 있다. 배선 격납부(230a)는 견부 전극(220)과 기판(W)을 전기적으로 접속하기 위한 배선을 격납하기 위한 공간을 갖도록 구성된다. 견부 전극(220)과 기판(W)이 버스 바에 의해 전기적으로 접속되어 있는 경우, 프론트 프레임(200a)은 배선 격납부(230a)를 구비하지 않아도 된다. 리어 프레임(200b)에는 배선 격납부(230b)가 마련되어 있다. 배선 격납부(230b)의 구성은 배선 격납부(230a)와 동등하다.
프론트 프레임(200a)은 또한, 프레임 보디(240a)를 구비한다. 리어 프레임(200b)은 또한, 프레임 보디(240b)를 구비한다. 프레임 보디(240a) 및 프레임 보디(240b)는 개략 판상의 부재이다. 프레임 보디(240a) 및 프레임 보디(240b)의 각각의 중앙 부분에는, 보유 지지되어야 할 기판(W)을 노출시키기 위한 개구(260a) 및 개구(260b)가 각각 형성되어 있다. 개구(260a) 및 개구(260b)의 형상은, 기판(W) 중 도금되어야 할 영역의 형상에 대응하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 기판(W)이 각형인 경우, 일반적으로는 도금되어야 할 영역도 또한 각형이다. 따라서, 도 2의 예에서는, 개구(260a) 및 개구(260b)는 각형이다. 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b) 사이에 기판(W)을 끼워 넣음으로써, 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b)가 협동하여 기판(W)을 보유 지지한다. 기판(W)을 보유 지지하는 부분의 상세에 대해서는, 도 3을 사용하여 후술한다.
보유 지지된 기판(W)의 한 면은, 프레임 보디(240a)에 형성된 개구(260a)를 통해 외부에 노출된다. 보유 지지된 기판(W)의 다른 면은, 프레임 보디(240b)에 형성된 개구(260b)를 통해 외부에 노출된다. 따라서, 기판 홀더(1)가 도금액에 침지된 경우, 기판(W)의 양면이 도금액에 접촉되게 된다. 바꾸어 말하면, 도 2의 기판 홀더(1)를 사용함으로써 기판(W)의 양면을 도금 가공하는 것이 가능하다. 또한, 기판 홀더(1) 내의 전기적인 조건 등을 조정함으로써, 도 2의 기판 홀더(1)를 편면 도금을 위해 사용할 수도 있다. 또한, 개구(260a) 및 개구(260b) 중 어느 하나만을 갖도록 기판 홀더(1)를 구성해도 된다(그 경우, 기판 홀더(1)는 편면 도금용의 홀더가 됨). 즉, 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)은, 반드시 개구(260a, 260b)를 구비하지는 않아도 된다.
프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b)을 클램프하기 위해, 기판 홀더(1)는 하나 또는 복수의 클램퍼(290)를 구비한다. 클램퍼(290)는, 프론트 프레임(200a), 더 구체적으로는 프레임 보디(240a)에 설치된 훅부(250)와, 리어 프레임(200b), 더 구체적으로는 프레임 보디(240b)에 설치된 플레이트(270)를 갖는다. 도 2의 예에서는, 개구(260a)의 부근에 클램퍼(290)가 마련되어 있다. 더 구체적으로는, 도 2의 예에서는 각형의 개구(260a)의 각각의 변의 중앙의 부근에 클램퍼(290)가 마련되어 있다. 따라서, 도 2의 예에서는 합계 4개의 클램퍼(290)가 마련되어 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서는 대표하여 하나의 클램퍼(290)에만 부호가 붙여져 있다.
훅부(250)는, 프레임 보디(240a)에 설치되는 훅 베이스(251)와, 훅 본체(252)와, 훅 본체(252)를 훅 베이스(251)에 대해 피봇 가능하게 지지하는 샤프트(253)를 구비한다. 훅부(250)는, 샤프트(253)를 중심으로 하여 훅 본체(252)를 피봇시키기 위한 레버(254)를 더 가져도 된다. 훅 본체(252)는 기판 홀더(1)의 배면측, 즉 리어 프레임(200b)의 방향을 향해 연장되어 있다. 샤프트(253)는, 보유 지지되어야 할 기판의 면과 평행한 면 내에서 연장되어 있다. 보유 지지되어야 할 기판의 면과 평행한 면 내에 있어서의, 샤프트(253)의 길이 방향의 구체적인 방향은, 클램퍼(290)에 따라 상이해도 된다. 훅 베이스(251), 훅 본체(252), 샤프트(253) 및 레버(254) 중 적어도 하나는 티타늄 또는 티타늄 합금으로 형성되어 있어도 된다.
훅부(250)는 또한, 훅 본체(252)의, 후술하는 클로(271)에의 걸림을 유지하는 방향(도 2c의 훅부(250)에서는 반시계 방향)으로 힘을 가하는 압박 부재(255)를 구비해도 된다. 훅 본체(252)의 걸림을 유지하도록 압박 부재(255)가 훅 본체(252)에 힘을 가함으로써, 훅 본체(252)가 클로(271)로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있다. 압박 부재(255)는, 예를 들어 스프링이면 되고, 더 구체적으로는 비틀림 스프링이면 된다. 비틀림 스프링은, 압박 부재(255) 및 다른 부품의 공간 절약화에 공헌한다. 따라서, 압박 부재(255)로서 비틀림 스프링을 채용하는 것은 홀더 두께를 얇게 하는 것에 기여할 수 있다. 또한, 홀더 두께를 얇게 하는 것이 바람직한 이유는 후술되어 있다. 압박 부재(255)는, 스프링 이외의 것, 예를 들어 전자적인 수단에 의해 동작하는 부재 등이어도 된다.
프레임 보디(240a)에는 포트(241a(도 2c 참조))가 마련되어 있다. 포트(241a)는 훅 본체(252)를 설치하기 위해 마련되어 있다. 포트(241a)는, 적어도 훅 본체(252)가 후술하는 플레이트(270)의 적어도 일부에 액세스하는 것, 더 구체적으로는 훅 본체(252)가 플레이트(270)의 클로(271)에 액세스하는 것을 가능하게 하도록 구성된다. 훅부(250)는, 볼트 등의 고정 부재에 의해 포트(241a)에 설치된다. 홀더 두께를 가능한 한 얇게 하기 위해, 훅부(250)가 프레임 보디(240a)로부터 돌출되지 않도록, 바꾸어 말하면 훅부(250)가 프레임 보디(240a)에 매몰되도록, 기판 홀더(1(특히, 기판 홀더(1) 중 훅부(250) 및 포트(241a))가 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 훅부(250)가 프레임 보디(240a)로부터 돌출되지 않음으로써, 도금액으로부터 기판 홀더(1)를 인상하였을 때에 기판 홀더(1)에 잔류하는 도금액의 양을 저감할 수 있다. 또한, 훅부(250)가 프레임 보디(240a)로부터 돌출되지 않음으로써, 훅부(250)와 도금조의 구성물 등의 간섭을 회피할 수 있다.
프레임 보디(240b)에는 포트(241b(도 2c 참조))가 마련되어 있다. 포트(241b)의 위치 및 개수는 포트(241a)의 위치 및 개수에 대응한다. 포트(241b)에는 볼트 등의 고정 부재에 의해 플레이트(270)가 설치되어 있다. 플레이트(270)에는, 훅 본체(252)의 피봇에 의해 훅 본체(252)가 걸리도록 구성된 클로(271)가 마련되어 있다. 클로(271)는 프론트 프레임(200a)의 방향을 향해 연장되어 있다. 훅 본체(252)가 클로(271)에 걸림으로써 프레임 보디(240a)가 프레임 보디(240b)에 대해 고정된다. 훅 본체(252)를 클로(271)에 걸리게 할 때, 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b) 사이에 기판(W)이 적절하게 배치되어 있으면, 기판(W)은 기판 홀더(1)에 의해 보유 지지되게 된다. 홀더 두께를 가능한 한 얇게 하기 위해, 플레이트(270)가 프레임 보디(240b)로부터 돌출되지 않도록, 바꾸어 말하면 플레이트(270)가 프레임 보디(240b)에 매몰되도록, 플레이트(270) 및 포트(241b)가 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 플레이트(270)가 프레임 보디(240b)로부터 돌출되지 않음으로써, 도금액으로부터 기판 홀더(1)를 인상하였을 때에 기판 홀더(1)에 잔류하는 도금액의 양을 저감할 수 있다. 또한, 플레이트(270)가 프레임 보디(240b)로부터 돌출되지 않음으로써, 플레이트(270)와 도금조의 구성물 등의 간섭을 회피할 수 있다. 리어 프레임(200b)을 향해 연장되어 있는 훅 본체(252)도 또한 프레임 보디(240b)로부터 돌출되지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이상에 서술한 바와 같이, 바람직한 실시 형태에서는 훅부(250)도 플레이트(270)도 각 프레임으로부터 돌출되지 않도록, 즉 각 프레임에 매몰되어 있도록 구성되어 있다. 본 명세서에서는, 이것을 「클램퍼(290)는 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)에 매몰되어 있다」라고 표현한다.
훅 베이스(251)와 프레임 보디(240a) 사이에 탄성 지지 부재(280)가 구비되어 있어도 된다. 탄성 지지 부재(280)는 부재를 탄성적으로 지지하기 위한 부재이며, 「플로팅 부재」라고도 불릴 수 있다. 여기서의 「플로팅」은 「전기적인 플로팅」이 아닌 것에 유의해야 한다(단, 탄성 지지 부재(280)에 의해 전기적인 플로팅이 실현되는 것은 제외되지 않음). 도 2의 예에 있어서의 탄성 지지 부재(280)는 O링이다. 또한, 도 2에서는 O링을 설치하기 위한 홈의 도시는 생략되어 있다. O링 이외에도, 스프링 등의 탄성체를 탄성 지지 부재(280)로서 사용할 수 있다. 플레이트(270)와 프레임 보디(240b) 사이에도 탄성 지지 부재(280)가 구비되어 있어도 된다.
기판(W)을 도금하기 위한 기판 홀더 중, 적어도 도금액에 침지되는 부분의 두께는 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 그 주된 이유는 다음의 두 가지 점이다. 첫 번째로, 홀더의 두께가 두꺼우면, 결과적으로 도금조의 폭이 커져, 장치가 대형화되어 버린다. 특히, 기판 홀더(1)가 양면 도금용의 홀더인 경우, 장치의 대형화에의 영향이 현저하다. 두 번째로, 홀더의 두께가 두꺼우면, 기판(W) 근방의 도금액의 교반이 불충분해지기 쉽다. 또한, 기판 홀더(1) 중 도금액에 침지되는 부분에는 돌출부가 없는 것이 바람직하다. 돌출부가 기판 홀더(1)의 두께를 획정할 수 있기 때문이다.
도 2의 구성에서는, 훅 본체(252)는 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b) 중 훅부(250)가 설치되어 있지 않은 쪽을 향해 연장되어 있다. 그리고 도 2의 구성에서는, 클로(271)는 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b) 중 플레이트(270)가 설치되어 있지 않은 쪽을 향해 연장되어 있다. 따라서, 도 2의 구성은, 훅 본체(252)와 클로(271) 등이 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)으로부터 돌출되는 길이를 제로로 하거나, 적어도 저감시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 기판 홀더(1)를 도 2에 도시한 바와 같이 구성함으로써, 도금액에 침지되는 부분(프레임 보디(240a), 훅부(250), 프레임 보디(240b) 및 플레이트(270))의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 또한, 도 2의 훅부(250) 및 플레이트(270)는 각각 프레임 보디(240a) 및 프레임 보디(240b)로부터 돌출되어 있지 않다고 하는 이점이 있다.
도 2에 도시한 실시 형태에서는, 레버(254)를 프레임 보디(240b)의 방향, 즉 배면 방향으로 압박함으로써 훅 본체(252)가 클로(271)로부터 빠진다. 이 대신에, 레버(254)를 정면측으로 당김으로써 훅 본체(252)가 클로(271)로부터 빠지도록, 레버(254) 등을 구성해도 된다. 단, 레버(254)를 당기기 위한 구성 및 제어는, 레버(254)를 압박하기 위한 구조 및 제어에 비해 복잡한 것이 될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 레버(254)를 배면 방향으로 압박함으로써 훅 본체(252)가 클로(271)로부터 빠지도록 레버(254) 등을 구성하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 실시 형태에서는, 프론트 프레임(200a)에 훅부(250)가 설치되고, 리어 프레임(200b)에 플레이트(270)가 설치되어 있다. 대체적으로서, 훅부(250)는 리어 프레임(200b)에 설치되어도 되고, 플레이트(270)는 프론트 프레임(200a)에 설치되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 어느 훅부(250)는 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b) 중 한쪽에 설치되고, 당해 훅부(250)에 대응하는 플레이트(270)는 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b) 중 다른 쪽에 설치된다. 또한, 클램퍼(290)를 복수 갖는 기판 홀더(1)의 경우, 훅부(250)를 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)의 양쪽에 마련해도 된다. 그 경우, 훅부(250)의 배치에 대응하도록, 플레이트(270)도 프론트 프레임(200a) 및 리어 프레임(200b)의 양쪽에 마련된다. 훅 본체(252)를 피봇시킬 때의 간편함이라고 하는 관점에서는, 프론트 프레임(200a)에는 훅부(250) 및 플레이트(270) 중 어느 1종을, 리어 프레임(200b)에는 다른 1종을 마련하는 것이 바람직하다.
<기판(W)을 보유 지지하는 부분의 상세에 대해>
다음으로, 도 3을 사용하여 기판 홀더(1) 중 기판(W)을 보유 지지하는 부분의 상세를 설명한다. 도 3은 기판 홀더(1) 중 기판(W)을 보유 지지하는 부분의 측면 단면도이다. 기판 홀더(1)는 기판(W)의 양면을 도금하기 위한 홀더이므로, 기판 홀더(1)는 기판(W)의 양면에 전류를 공급할 필요가 있다. 그래서, 도 3의 프레임 보디(240a) 및 프레임 보디(240b)에는 각각 기판용 전극(320)이 마련되어 있다. 프레임 보디(240a)에 마련된 기판용 전극(320)은 기판(W)의 표면(정면을 향하는 면)과 전기적으로 접속되고, 프레임 보디(240b)에 마련된 기판용 전극(320)은 기판(W)의 이면과 전기적으로 접속되어 있다. 단, 도 3에 도시된 구성 이외의 구성을 채용할 수도 있다. 다른 구성의 예로서는, 프레임 보디(240a) 및 프레임 보디(240b) 중 어느 하나에만 기판용 전극(320)이 마련되어 있고, 당해 기판용 전극(320)이 기판(W)의 양면에 접촉하고 있는 구성을 들 수 있다. 기판용 전극(320)은, 도시하지 않은 배선이나 버스 바 등의 수단에 의해 견부 전극(220)에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 견부 전극(220)에 공급된 전류는, 기판용 전극(320)을 통해 기판(W)에 공급된다. 이때, 견부 전극(220)과 기판용 전극(320)의 대응 관계는, 도 2a의 좌우의 견부 전극(220)에 있어서, 예를 들어 좌측의 견부 전극(220)이 기판(W)의 표면에 대응하는 프레임 보디(240a)의 기판용 전극(320)에, 우측의 견부 전극(220)이 기판(W)의 이면에 대응하는 프레임 보디(240b)의 기판용 전극(320)에 전류를 공급하도록, 기판의 표면, 이면에 대해 독립적으로 전류를 공급할 수 있도록 구성해도 된다.
상술한 바와 같이, 기판용 전극(320)에는 전류가 공급된다. 따라서, 기판 홀더(1)가 도금액에 침지되었을 때라도 기판용 전극(320)에 도금액이 접촉하지 않도록 기판 홀더(1)를 구성할 필요가 있다. 그래서 기판 홀더(1)는, 기판용 전극(320)이 존재하는 공간을 시일하기 위한 아우터 시일(300) 및 이너 시일(310)을 구비한다. 이너 시일(310)은 「제1 시일 부재」라고 언급되어도 되고, 아우터 시일(300)은 「제2 시일 부재」라고 언급되어도 된다. 아우터 시일(300)은 기판(W)의 외측에 있어서 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b) 사이의 간극을 시일하도록 구성되어 있다. 아우터 시일(300)은 프레임 보디(240a)에 마련되어 있어도 되고, 프레임 보디(240b)에 마련되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 기판 홀더(1)는 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b) 중 한쪽에 설치되고, 프론트 프레임(200a)과 리어 프레임(200b) 중 다른 쪽에 접촉하도록 구성된 아우터 시일(300)을 구비해도 된다. 한편, 이너 시일(310)은 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b)의 각각에 마련되어 있다. 이너 시일(310)은, 기판(W)이 보유 지지된 경우에 기판(W)과 접촉한다. 즉, 프레임 보디(240a)에 마련된 이너 시일(310)은 프레임 보디(240a)와 기판(W) 사이의 간극을 시일하도록 구성되어 있다. 프레임 보디(240b)에 마련된 이너 시일(310)은 프레임 보디(240b)와 기판(W) 사이의 간극을 시일하도록 구성되어 있다. 아우터 시일(300) 및 이너 시일(310)은 기판(W)의 두께 방향(기판(W)의 면과 수직인 방향)으로 탄성적으로 변형 가능하다. 기판(W)은, 이너 시일(310)과 기판(W) 사이의 접촉압에 의해 프레임 보디(240a)와 프레임 보디(240b) 사이에 보유 지지된다. 또한, 도 3은 모식도에 불과하며, 실제의 구성과는 상이할 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 아우터 시일(300) 및 이너 시일(310)은 각각의 시일 홀더에 의해 보유 지지되어 있어도 된다. 예를 들어, 이너 시일(310)은 프론트 프레임(200a) 또는 리어 프레임(200b) 중 어느 한쪽에 마련되어 있어도 된다.
도 4는 일 실시 형태에 의한, 이너 시일(310)과 기판(W)의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 또한, 상술한 바와 같이, 기판(W)이 기판 홀더(1)에 보유 지지된 상태에 있어서는, 이너 시일(310)은 압축되어 기판(W)에 압박되지만, 도 4에 있어서는, 이너 시일(310)은 압축되어 있지 않은 자연 상태에 있어서의 형상을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서, 「a」는 자연 상태에 있어서의 시일의 폭을 나타내고 있다. 도 4에 도시되는 이너 시일(310)에 있어서, 길이 방향(지면에 수직인 방향)에 수직인 평면(도 4에 도시되는 면)에서 본 단면에 있어서, 이너 시일(310)의 접촉 부분은, 원호 형상의 원호부(312)를 구비하고 있다. 또한, 도 4에 도시되는 이너 시일(310)의 단면은, 기판의 중심을 통과하고 기판의 표면에 수직인 평면에서 본 단면이라고도 할 수 있다. 도 4에 도시되는 이너 시일(310)은, 2개의 원호부(312)를 구비하고 있다. 도 4에 도시되는 이너 시일(310)에 있어서는, 2개의 원호부(312)는 이너 시일(310)과 기판(W)의 접촉면의 양단부에 배치되어 있다. 도 4에 도시되는 이너 시일(310)에 있어서는, 2개의 원호부(312)의 사이는, 기판(W)에 평행인 평면(314)으로 되어 있다. 도 4에 있어서, 이너 시일(310)의 좌우 중 한쪽 측은, 기판용 전극(320)이 배치되는 측이며, 기판(W)의 외주측이다. 이너 시일(310)의 좌우 중 다른 쪽 측은, 기판(W)의 중심측이며, 도금액이 접하는 측이다. 이너 시일(310)은 기판(W)의 중심측으로부터 외주측을 향하는 방향에 있어서 2개의 원호부(312)를 구비하고 있다. 이너 시일(310)은, 기판용 전극(320)으로부터 가까운 측으로부터 먼 측을 향해 2개의 원호부(312)를 갖고 있다고 할 수도 있다.
도 5는 일 실시 형태에 의한, 이너 시일(310)과 기판(W)의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 5에 있어서도, 도 4와 마찬가지로 이너 시일(310)은 압축되어 있지 않은 자연 상태에 있어서의 형상을 도시하고 있다. 또한, 도 5에 있어서, 「a」는 자연 상태에 있어서의 시일의 폭을 나타내고 있다. 도 5에 도시되는 이너 시일(310)은, 도 4에 도시되는 이너 시일(310)과 마찬가지로 2개의 원호부(312)를 구비하고 있다. 도 5에 도시되는 이너 시일(310)에 있어서는, 2개의 원호부(312)의 사이에 오목부(316)가 마련되어 있다. 오목부(316)에 의해, 후술하는 시일 양단부의 에지 효과를 높일 수 있어, 도 4에 도시되는 평면(314)의 경우보다 상대적으로 시일 압력을 높이는 효과가 있다.
상술한 실시 형태에 의한 이너 시일(310)의 원호부(312)의 곡률 반경 R은 작은 것이 바람직하다. 이것은, 시일 형상이 변화되는 시일 양단부, 즉 곡률 반경 R이 작은 원호부로 형성되는 볼록 형상 부분에 시일의 압력이 집중되는 에지 효과가 높아지기 때문이다. 일례로서, 원호부(312)의 곡률 반경 R은, 약 0.01㎜ 이상 0.1㎜ 이하로 할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 이너 시일(310)은, 고무 재료나 수지 재료 등의 고분자 재료로 형 성형에 의해 제조할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 원호부(312)의 곡률 반경 R은 작은 것이 바람직하므로, 이너 시일(310)의 접촉 부분의 단부를 원호 형상이 아닌 코너를 구비하는 형상으로 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 시일을 형 성형하는 경우, 코너부에 버나 보이드 등이 발생하기 쉽다. 시일의 접촉 표면은, 버나 보이드 등이 없는 평활하고 연속적인 면인 것이 필요하므로, 시일의 접촉 부분의 단부는 코너부가 아닌, 상술한 바와 같이 작은 곡률 반경을 구비하는 원호 형상인 것이 바람직하다.
도 4, 도 5에 도시되는 실시 형태에 있어서는, 이너 시일(310)은 단면 형상에 있어서 2개의 원호부(312)를 구비하고 있지만, 다른 실시 형태에 있어서 더 많은 원호부(312)를 구비하는 것으로 해도 된다. 또한, 복수의 원호부(312)의 곡률 반경 R은 모두 동일해도 되고, 또한 서로 다른 곡률 반경을 구비하는 것으로 해도 된다.
도 6은, 참고예에 의한, 이너 시일(310)과 기판(W)의 접촉 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 6에 있어서도, 도 4, 도 5와 마찬가지로 이너 시일(310)은 압축되어 있지 않은 자연 상태에 있어서의 형상을 나타내고 있고, 또한 「a」는 자연 상태에 있어서의 시일의 폭을 나타내고 있다. 또한, 도 4, 도 5, 도 6에 있어서, 시일의 폭 「a」는 동일하다. 도 6에 도시되는 참고예의 이너 시일(310)은, 접촉 부분이 하나인 원호 형상을 구비하고 있다.
도 7은, 도 4에 도시되는 이너 시일(310) 및 도 6에 도시되는 이너 시일(310)을 기판(W)에 대해 압박하였을 때의 단면 위치에 대한 접촉 압력을 나타내는 그래프이다. 도 7에 나타낸 그래프에 있어서, 곡선(400)은, 도 4에 나타낸 폭 a의 이너 시일(310)을 기판(W)에 대해 압박하였을 때, 기판(W)에 부여되는 압력을 나타내고 있다. 도 7에 나타낸 그래프에 있어서, 곡선(402)은, 도 6에 나타낸 폭 a의 이너 시일(310)을 기판(W)에 대해 압박하였을 때, 기판(W)에 부여되는 압력을 나타내고 있다. 도 7에 나타낸 그래프에 있어서, 곡선(400, 402)에 대응하는 이너 시일(310)의 폭 a는 동일하다. 도 7의 곡선(400)으로 나타낸 바와 같이, 도 4에 도시된 2개의 원호부(312)를 구비하는 이너 시일(310)에 있어서는, 접촉 부분의 양단에 위치하는 원호부(312)의 부분에서 각각 접촉 압력이 크게 되어 있다. 이것은, 전술한 시일 단부에서의 에지 효과에 의한 것이다. 한편, 도 7의 곡선(402)으로 나타낸 바와 같이, 도 6에 도시된 참고예의 이너 시일(310)에 있어서는, 중앙 부분에 있어서 접촉 압력이 크게 되어 있다. 또한, 시일하기 위해 필요해지는 접촉 압력 이상의 범위(도 7 중의 「A」 및 「B」로 나타낸 범위)도, 시일 폭 a가 동일한 조건에 있어서, 곡선(400) 쪽이 곡선(402)보다 넓게 되어 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 이너 시일(310)의 양단에 원호부(312)가 형성되어 있는 경우, 각각의 원호부(312)의 부분에서 접촉 압력이 커짐과 함께 필요한 접촉 압력 이상의 범위도 넓어지므로, 도 6과 같은 하나의 원호부를 구비하는 이너 시일(310)의 경우보다 시일 성능이 향상된다. 또한, 접촉 압력의 피크가 2개소 형성되므로, 한쪽의 피크가 발생하고 있는 시일 개소를 넘어 도금액이 침입해도, 다른 쪽의 피크가 발생하고 있는 시일 개소에서 추가의 도금액의 침입을 방지할 수 있다.
또한, 도 4, 도 5에 있어서는 이너 시일(310)의 단면으로서 설명하였지만, 이들의 복수의 원호부(312)를 구비하는 시일의 형상에 대해서는, 이너 시일(310)뿐만 아니라, 아우터 시일(300), 혹은 그 밖의 시일에 적용해도 된다. 또한, 본 개시에 의한 시일을 적용하는 기판 홀더는, 도 2, 도 3에 도시되는 바와 같은 양면 도금용의 기판 홀더여도 되고, 도 8에 도시되는 바와 같은 편면 도금용의 기판 홀더여도 되고, 또한 원형의 기판을 보유 지지하는 기판 홀더여도 되고, 사각형의 기판을 보유 지지하는 기판 홀더여도 된다. 또한, 도 8은, 일 실시 형태에 관한 편면 도금용의 기판 홀더를 모식적으로 도시하는 측면 단면도이다. 도 8에 있어서, 도 2에 도시되는 기판 홀더와 유사한 요소에는 동일한 부호가 부여되어 있으므로, 도 8의 기판 홀더의 상세한 설명은 생략한다.
상술한 실시 형태로부터 적어도 이하의 기술적 사상이 파악된다.
[형태 1] 형태 1에 의하면, 기판 홀더가 제공되고, 이러한 기판 홀더는, 제1 보유 지지 부재와, 제2 보유 지지 부재와, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재를 클램프하기 위한 클램퍼와, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재가 클램프되었을 때, 상기 제1 보유 지지 부재, 상기 제2 보유 지지 부재, 및 기판 중 적어도 하나에 접촉하는 접촉부를 구비하는 시일을 갖고, 기판의 중심을 통과하고 기판의 표면에 수직인 평면에서 본 단면에 있어서, 상기 접촉부는, 제1 점을 중심으로 하는 제1 원호부와, 상기 제1 점과는 상이한 제2 점을 중심으로 하는 제2 원호부를 갖고, 상기 제1 원호부 및 상기 제2 원호부 중 적어도 한쪽의 곡률 반경은, 0.01㎜ 이상 0.1㎜ 이하이다.
[형태 2] 형태 2에 의하면, 형태 1에 의한 기판 홀더이며, 상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부는, 각각 상기 접촉부의 단부에 배치되어 있다.
[형태 3] 형태 3에 의하면, 형태 2에 의한 기판 홀더이며, 상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부 사이는 평면이다.
[형태 4] 형태 4에 의하면, 형태 2에 의한 기판 홀더이며, 상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부 사이는 오목면이다.
[형태 5] 형태 5에 의하면, 형태 1 내지 형태 4 중 어느 한 형태에 의한 기판 홀더이며, 상기 기판 홀더는 각형 기판을 보유 지지하도록 구성되어 있다.
1: 기판 홀더
200a: 프론트 프레임(보유 지지 부재)
200b: 리어 프레임(보유 지지 부재)
210a, b: 암부
220: 견부 전극
230a, b: 배선 격납부
240a, b: 프레임 보디
241a, b: 포트
250: 훅부
251: 훅 베이스
252: 훅 본체
253: 샤프트
254: 레버
255: 압박 부재
260a: 개구
260b: 개구
270: 플레이트
271: 클로
280: 탄성 지지 부재
290: 클램퍼
300: 아우터 시일(제2 시일 부재)
310: 이너 시일(제1 시일 부재)
312: 원호부
320: 기판용 전극
W: 기판

Claims (5)

  1. 기판 홀더이며,
    제1 보유 지지 부재와,
    제2 보유 지지 부재와,
    상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재를 클램프하기 위한 클램퍼와,
    상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재가 클램프되었을 때, 상기 제1 보유 지지 부재, 상기 제2 보유 지지 부재, 및 기판 중 적어도 하나에 접촉하는 접촉부를 구비하는 시일을 갖고,
    기판의 중심을 통과하고 기판의 표면에 수직인 평면에서 본 단면에 있어서, 상기 접촉부는, 제1 점을 중심으로 하는 제1 원호부와, 상기 제1 점과는 상이한 제2 점을 중심으로 하는 제2 원호부를 갖고, 상기 제1 원호부 및 상기 제2 원호부 중 적어도 한쪽의 곡률 반경은, 0.01㎜ 이상 0.1㎜ 이하인,
    기판 홀더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부는, 각각 상기 접촉부의 단부에 배치되어 있는,
    기판 홀더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부 사이는 평면인,
    기판 홀더.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부 사이는 오목면인,
    기판 홀더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 각형 기판을 보유 지지하도록 구성되어 있는,
    기판 홀더.
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