CN116457505A - 镀覆装置 - Google Patents

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Abstract

提供在喷流式的镀覆装置中能够充分地享受不溶性阳极的优点的镀覆处理。本发明的镀覆装置具备具有开口部、液体供给管、不溶性阳极以及隔膜的镀槽，隔膜外周端固定在镀槽内壁，设置在隔膜中央的通孔的孔周端固定在液体供给管上，并配置有从液体供给管向外周方向上升倾斜的隔膜，隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着有硅环，液体供给管向由隔膜和载置的被镀物形成的镀槽内的上部隔离室供给镀液，在液体供给管的外周设置上部具有液体喷出孔的环状流路，从液体喷出孔向在隔膜下方形成的镀槽内的下部隔离室供给下方隔离室用溶液，由此在下方隔离室用溶液中形成了从隔膜的通孔周边向隔膜的外周方向的流动。

Description

镀覆装置
技术领域
本发明涉及使用了不溶性阳极的镀覆装置。
背景技术
以往，对半导体晶圆和印刷线路板等被镀物进行各种镀覆处理。在对这样的被镀物进行镀覆处理的情况下，已知有所谓的被称为喷流式的镀覆装置。
该喷流式的镀覆装置通常具备：能够载置被镀物的开口部、向被镀物供给镀液的液体供给管、以及以与被镀物相对的方式配置的阳极，一边从液体供给管向被镀物供给镀液一边进行镀覆处理。喷流式的镀覆装置能够对被镀物的被镀面进行均匀的镀覆处理，并且能够依次更换配置在开口部的被镀物以进行镀覆处理，因此作为适合于小批量生产和镀覆处理的自动化的装置而被广泛应用。
在该喷流式的镀覆装置中，虽然具有上述那样的优点，但是在使用了溶解性阳极的情况下，在阳极表面形成的覆膜例如黑膜等发生剥离而成为液体中的杂质，其与向被镀物供给的镀液一起流动，从而可能会对镀覆处理产生不良影响。另外，有时混入到液体中的空气或从阳极产生的气泡到达被镀面而妨碍良好的镀覆处理。因此，已知有如下方法：在该喷流式的镀覆装置中，在镀槽内配置用于隔离被镀物与阳极的隔膜(参照专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-273693号公报(9860P)
专利文献2：日本特开2007-139773号公报(EJ0137-P)
发明内容
本发明所要解决的课题
由于具备隔膜的喷流式的镀覆装置使用不溶性阳极，因此与溶解性阳极的情况相比产生了各种优点。例如，可以列举出：镀液的添加剂消耗量减少；不需要像溶解性阳极的情况那样的更换阳极等维护，从而可以提高生产率。
虽然这样使用了不溶性阳极的喷流式的镀覆装置与溶解性阳极的情况相比具有各种优点，但是现状是，除了镀贵金属和镀铜以外，在镀覆行业内的利用几乎没有进展。
当在喷流式的镀覆装置的镀槽内配置隔膜时，在隔膜的上侧由载置在开口部的被镀物和隔膜形成上方隔离室，在隔膜的下侧由镀槽和隔膜形成下方隔离室。然后，由于不溶性阳极配置在下方隔离室侧，因此镀覆处理时在隔膜的下侧由于水的电解产生气体而出现大量的气泡。因此，需要有效地排出隔膜的下侧产生的气泡。另外，为了获得使用不溶性阳极时的优点，对上方隔离室和下方隔离室分别供给不同种类的溶液，但是要求通过配置在镀槽内的隔膜使供给到上方隔离室和下方隔离室的不同种类的溶液彼此不混合。
在现有技术的专利文献1中，在向下方隔离室的溶液供给中，由于供给时的压力损失大，不怎么能够增大向下方隔离室的供给流量，从而倾向于不能充分地排出从不溶性阳极产生的大量气泡。另外，在专利文献2中，虽然能有效地进行下方隔离室中的气泡排出，但是供给到上方隔离室和下方隔离室的溶液难以分离，因此不能充分地实现不溶性阳极的优点。
本发明是在以上那样的情况下完成的，其目的在于提供通过使用不溶性阳极而能够充分地享受不溶性阳极的优点的喷流式的镀覆装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的镀覆装置具备镀槽，该镀槽具有：载置被镀物的开口部、向被镀物供给镀液的液体供给管、以与被镀物相对的方式配置的不溶性阳极、以及用于隔离被镀物和不溶性阳极的隔膜，通过将隔膜外周端固定于镀槽内壁并且将设置在隔膜中央的通孔的孔周端固定在液体供给管上，从而以形成从液体供给管向外周方向上升倾斜的方式配置隔膜，特征在于，在隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着有硅环，液体供给管向由隔膜和所载置的被镀物形成的镀槽内的上部隔离室供给镀液，在液体供给管的外周设置上部具有液体喷出孔的环状流路，从液体喷出孔向在隔膜下方形成的镀槽内的下部隔离室供给下方隔离室用溶液，由此在下方隔离室用溶液中形成从隔膜的通孔周边向隔膜的外周方向的流动。
根据本发明涉及的镀覆装置，分别供给到下方隔离室和上方隔离室的溶液彼此不会直接混合。为了实现这一点，在隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着硅环。并且，在液体供给管的外周设置上部具有液体喷出孔的环状流路，从液体喷出孔向形成在隔膜下方的镀槽内的下方隔离室供给下方隔离室用溶液，由此在下方隔离室用溶液中形成从隔膜的通孔周边向隔膜的外周方向的流动，从而能够将从不溶性阳极产生的气体(气泡)从下方隔离室有效地排出。
在使硅环固着在本发明涉及的镀覆装置的隔膜上的情况下，优选采用硅环的同时浇铸这样的制法。硅环的同时浇铸是指：将隔膜固定在可从上下按压中央设置有通孔的隔膜的外周端和通孔的孔边的模框上，在要固着硅环的外周端部分和孔边部分处预先涂布粘接剂(底漆)，在涂布有粘接剂的部分注入硅，然后对模框进行加压。硅固化后，当取下模框时，成为在隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着有硅环的状态。当为固着有这样的硅环的隔膜时，能够可靠地防止固定在镀槽内壁的隔膜外周端的部分、固定在液体供给管上的隔膜中央的通孔的孔周端的部分处的溶液的漏液。对隔膜的材质没有特别地限制，只要考虑液体透过性和耐镀液性进行选择即可，优选使用隔膜基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、隔膜膜材为聚偏氟乙烯树脂系材料的隔膜。另外，作为透水性能，优选为0.1mL/分钟/cm2以下。
在本发明涉及的镀覆装置中，优选的是，向设置在液体供给管的外周的环状流路的圆周方向供给下方隔离室用溶液。通过使下方隔离室用溶液一边旋转流动一边向下方隔离室流动，可以减少液体供给时的压力损失，增加供给量，从而可以高效地将从不溶性阳极产生的气体(气泡)从下方隔离室排出。
在本发明涉及的镀覆装置中，优选具备控制供给到下方隔离室的下方隔离室用溶液的供给流量的流量控制器。在镀覆处理结束时，当从开口部取下被镀物时，隔膜的上方侧开放，因此供给到下方隔离室的下方隔离室用溶液的液压从隔膜的下方侧施加。当对隔膜持续施加来自这样的单面侧的压力时，倾向于引起隔膜的变形，因此在从开口部取下被镀物时，优选采用流量控制器来控制下方隔离室用溶液的供给流量从而不对隔膜施加过度的液压。
发明的效果
根据本发明，在喷流式的镀覆装置中，可以进行能够充分享受不溶性阳极的优点的镀覆处理。
附图说明
[图1]为本实施方式的镀覆装置的剖面图。
[图2]为本实施方式的镀覆装置的平面图。
[图3]为A-A处的镀覆装置的剖面图。
[图4]为隔膜的平面图。
[图5]为同时浇铸制法的说明。
[图6]为对各添加剂的浓度变化进行研究而得的折线图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出本实施方式的镀覆装置的剖面图，图2示出镀覆装置的平面图。
在本实施方式的镀覆装置中，在镀槽1中设置有在中央具有通孔的多纳圈(Doughnut)状的隔膜2，通过将该隔膜2的隔膜外周端固定在镀槽内壁、并将通孔的孔边固定在液体供给管3的前端侧，从而成为形成了从液体供给管3向外周方向上升倾斜的状态(在图2的平面图中省略了隔膜的图示)。在液体供给管3的外周设置有环状流路4。另外，在镀槽1的底部配置有网状的不溶性阳极5(在图2的平面图中省略了不溶性阳极的图示)。
当在镀槽1的开口部载置作为被镀物的晶圆W时，在镀槽1内形成上方隔离室U和下方隔离室D。通过液体供给管3向上方隔离室U供给镀液。并且，从设置在环状流路4上部的液体喷出孔6向下方隔离室D供给下方隔离室用溶液。
图3示出图2的A-A’线的剖面图。向环状流路4的液体供给通过设置在镀槽底部侧的下方隔离室用溶液供给管7来进行，该下方隔离室用溶液供给管7能够向环状流路4的圆周方向进行液体供给。由下方隔离室用溶液供给管7供给的下方隔离室用溶液一边在环状流路4中旋转流动一边通过液体喷出孔6流入下方隔离室D。流入到下方隔离室D的下方隔离室用溶液沿着隔膜2的下面形成在隔膜2的外周上扩展的流动。
供给到上方隔离室D的镀液被引导至设置在镀槽1中的液体排出口8而排出，供给到下方隔离室D的下方隔离室用溶液被引导至设置在镀槽1中的溶液排出口9而排出。
图4示出隔膜2的平面图。隔膜2的外周端2’和通孔2”的孔边固着有硅环10。该硅环10通过硅环的同时浇铸制法而固着。这里，以在隔膜的外周端侧固着硅环的情况为例，图5示出与该同时浇铸制法相关的剖面图。在隔膜2的外周端侧配置能够沿着外周端夹持其端部的上模21和下模22以固定隔膜2。对于上模21和下模22，以在夹持隔膜2时在其外周端形成环形成空间23的方式进行加工。上模21中形成有向环形成空间23中注入有机硅树脂的注入路径24。使用这样的模框，制造了图4所示那样的固着有硅环的隔膜。
接下来，对通过本实施方式的镀覆装置，进行使用了硫酸铜镀液的铜镀覆处理，并对镀液中的添加剂浓度变化进行研究而得的试验结果进行说明。
在本试验中，如下进行：向作为阴极侧的上方隔离室中供给包含被称为加速剂(promotor)、抑制剂(inhibitor)、平滑剂(smoother)这3种添加剂(市售品)的硫酸铜镀液，向作为阳极侧的下方隔离室中供给不包含添加剂的硫酸铜镀液。以下示出液体组成。
＊上方隔离室供给液：
·硫酸铜镀液(市售品Microfab Cu525/Electroplating Engineers of JapanLtd.制)
铜浓度···60g/L
硫酸浓度···30g/L
·加速剂(promotor)···3mL/L
·抑制剂(inhibitor)···10mL/L
·平滑剂(smoother)···10mL/L
·液体温度22～23℃
·液体量40L
·供给流量25L/分钟
＊下方隔离室供给液：
·硫酸铜镀液(市售品Microfab Cu525/Electroplating Engineers ofJapanLtd.制，与上方隔离室相同的液体)
·液体温度22～25℃
·液体量20L
·供给流量5L/分钟
在镀覆装置中，使用Pt-Ti制的网状不溶性阳极，隔膜使用市售品(膜材：氟树脂制、厚度：0.12mm、透水性能：0.08mL/分钟/cm225℃)。作为被镀物，使用8英寸的PCB制晶圆。该PCB制晶圆是在玻璃环氧基材上粘贴铜箔并加工成圆形而成的晶圆状的被镀物。
作为试验方法，对被镀物的PCB制晶圆进行3A、7小时的镀铜处理，采集刚刚镀覆后的上方隔离室供给液和下方隔离室供给液，对铜、硫酸、添加剂等的浓度进行了分析。上方隔离室供给液的采集是在将与铜镀覆处理中消耗的铜等量的铜补充到刚刚镀覆后的上方隔离室供给液中之后进行的。在镀覆处理后，放置预定时间(16小时)。将该预定时间放置和镀铜处理重复5次，对铜、硫酸、添加剂等的浓度变化进行了研究。另外，为了研究液体随着时间流逝的劣化，在第5次镀覆处理后，放置48小时，然后不进行镀覆处理，对铜、硫酸、添加剂等的浓度变化进行了研究(第6次)。结果如图6所示。需要说明的是，在放置过程中，上方隔离室供给液的供给量为8～10L/分钟，上方隔离室供给液的供给量为1～2L/分钟。
图6示出上方隔离室供给液和下方隔离室供给液的各添加剂浓度的变化，从上开始用折线图依次示出了加速剂(promotor)、抑制剂(inhibitor)、平滑剂的浓度变化。在各折线图中，纵轴表示添加剂浓度(mL/L)，横轴表示浓度测定时期，■表示上方隔离室供给液的浓度，●表示下方隔离室供给液的浓度。
如图6所示，在不包含添加剂的下方隔离室供给液中，即使经过放置时间，也没有检测出添加剂成分。在上方隔离室供给液中，随着镀覆处理次数增加，各添加剂倾向于逐渐减少。其中，平滑剂浓度的减少较大，但是当与使用了溶解性阳极时的减少率相比时，结果减少率相当小。另外，对于铜浓度、硫酸浓度，在上方隔离室供给液、下方隔离室供给液中都几乎观察不到浓度变化。
根据该试验结果表明了：在本实施方式的镀覆装置中，上方隔离室供给液和下方隔离室供给液在被隔膜完全分离的状态下被控制。另外，关于添加剂，表明在上方隔离室供给液中能够容易地进行管理，并且还表明能够减少使用了溶解性阳极时消耗量多的平滑剂之类的添加剂的消耗量。进一步，由于控制了放置过程中的液体供给量，因此未确认到所配置的隔膜的变形。
符号的说明
1 镀槽
2 隔膜
3 液体供给管
4 环状流路
5 不溶性阳极
6 液体喷出孔
7 下方隔离室用溶液供给管
8 液体排出口
9 溶液排出口
10 硅环
21 上模
22 下模
23 环形成空间
24 注入路径
U 上方隔离室
D 下方隔离室
W 晶圆
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种镀覆装置，具备镀槽，该镀槽具有：载置被镀物的开口部、向被镀物供给镀液的液体供给管、以与被镀物相对的方式配置的不溶性阳极、以及用于隔离被镀物和不溶性阳极的隔膜，
通过将隔膜外周端固定于镀槽内壁并且将设置在隔膜中央的通孔的孔周端固定在液体供给管上，从而以形成从液体供给管向外周方向上升倾斜的方式配置隔膜，
特征在于，
在隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着有硅环，
液体供给管向由隔膜和所载置的被镀物形成的镀槽内的上部隔离室供给镀液，
在液体供给管的外周设置上部具有液体喷出孔的环状流路，在隔膜下方形成的镀槽内的下部隔离室中向环状流路的圆周方向供给下方隔离室用溶液，使下方隔离室用溶液旋转流动，
由此下方隔离室用溶液从隔膜的通孔周边向隔膜的外周方向旋转流动。
2.(删除)
3.根据权利要求1所述的镀覆装置，其具备：控制供给到下方隔离室的下方隔离室用溶液的供给流量的流量控制器。

Claims (3)

1.一种镀覆装置，具备镀槽，该镀槽具有：载置被镀物的开口部、向被镀物供给镀液的液体供给管、以与被镀物相对的方式配置的不溶性阳极、以及用于隔离被镀物和不溶性阳极的隔膜，
通过将隔膜外周端固定于镀槽内壁并且将设置在隔膜中央的通孔的孔周端固定在液体供给管上，从而以形成从液体供给管向外周方向上升倾斜的方式配置隔膜，
特征在于，
在隔膜的外周端和隔膜的通孔的孔边固着有硅环，
液体供给管向由隔膜和所载置的被镀物形成的镀槽内的上部隔离室供给镀液，
在液体供给管的外周设置上部具有液体喷出孔的环状流路，从液体喷出孔向在隔膜下方形成的镀槽内的下部隔离室供给下方隔离室用溶液，由此在下方隔离室用溶液中形成从隔膜的通孔周边向隔膜的外周方向的流动。
2.根据权利要求1所述的镀覆装置，其中，
下方隔离室用溶液向环状流路的圆周方向供给。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的镀覆装置，其具备：控制供给到下方隔离室的下方隔离室用溶液的供给流量的流量控制器。
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