DE3229479A1

DE3229479A1 - Verfahren und vorrichtung zur galvanischen abscheidung eines metalls auf einem unebenen substrat

Info

Publication number: DE3229479A1
Application number: DE19823229479
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1982-08-06
Publication date: 1983-03-31
Also published as: US4430167A; IT1149042B; GB2104917A; FR2511049B1; IT8248949A0; GB2104917B; DE3229479C2; FR2511049A1

Description

Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashi, Kanagawaken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur galvanischen Abscheidung eines Metalls auf einem unebenen Substrat

Die Erfindung bezieht sich auf die galvanische Abscheidung und insbesondere auf ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur galvanischen Abscheidung eines Metalls auf einem Substrat mit einer oder mehreren Vertiefungen oder Ausnehmungen bei vollstämdiger galvanischer Abscheidung des Metalls auf den Oberflächen in den Vertiefungen sowie auf anderen gewünschten Oberflächen des Substrats.

Die galvanische Abscheidung kann bei einem komplizierten Profil erforderlich sein. Beispielsweise wurde in großem Umfang Galvanoplastik zur Bildung von Formen, elektrischen Bearbeitungselektroden und anderen Gegenständen verwendet, deren Formgebung durch mechanische Verfahren schwierig ist oder deren Herstellung durch mechanische oder andere Maßnahmen wirtschaftlich oder anderweitig nicht gerechtfertigt ist. Allgemein ist eine Form für Galvanoplastik von komplizierter Gestalt oder uneben, da sie notwendigerweise einen oder mehrere

vertiefte Bereiche aufweist, die oft relativ eng. und von wesentlicher Tiefe sind. Es ist erwünscht, daß die Galvanoplastikschicht von gleichmäßiger Dicke oder von einer gewünschten Dickenverteilung über die gesamten Bereiche eines solchen komplizierten oder unebenen Profils ist. Weiter ist es oft erwünscht, daß die Metallabscheidung in vorspringenden Bereichen dünner und in vertieften Bereichen dicker ist; jedoch stehen solche Erfordernisse allgemein im Widerspruch zur Eigentendenz der galvanischen Abscheidung. So neigt eine galvanische Abscheidung dazu, in vorspringenden Bereichen, z. B. auf Rippen oder konvex-winkligen Teilen, dicker und in vertieften Bereichen dünner zu sein. In einer Vertiefung neigt eine galvanische Abscheidung zur Konzentration an deren Öffnungseckenteil, während auf dem Boden und am Eckenkantenteil desselben nur sehr wenig oder praktisch gar keine Abscheidung erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zu entwickeln, mit dem die Oberfläche in einer Vertiefung oder Ausnehmung eines Substrats vollkommen galvanisch ohne weiteres mit einem Metall fehlerfrei beschichtet wird und das Vertiefungen aufweisende Substrat vollkommen und gleichmäßig oder mit einer gewünschten Dickenverteilung über dessen gesamte Fläche beschichtet wird, und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete galvanische Abscheidevorrichtung anzugeben .

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung eines Metalls auf einem unebenen Substrat mit

wenigstens einer Vertiefung wesentlicher Tiefe zwecks Bildung einer vollständigen Metal!abscheidung auch auf den Oberflächen in der Vertiefung, das durch die _M, Schritte gekennzeichnet ist:

a) Führen einer länglichen Anode durch einen rohrförmigen Isolator zur Bildung einer Elektrodeneinheit,

b) Positionierung der Elektrodeneinheit relativ zum Substrat zum Anordnen eines Vorderendteils der Elektrodeneinheit in der Vertiefung und Positionierung des Isolators auf der länglichen Anode derart, daß nur eine Vorderendfläche der Anode im wesentlichen aus dem Isolator dort frei vorsteht und dieser Flächenteil einem Bodenteil des Substrats in der Vertiefung zugewandt ist,

c) Einführen einer galvanischen Abseheidungslösung in die Vertiefung und Leiten eines elektrischen Stromes zwischen der Anode und dem Substrat unter Beibehaltung der im Schritt b) erreichten Lagebeziehung zwecks wenigstens bevorzugter galvanischer Abscheidung des Metalls aus der Lösung auf dem Bodenteil,

d) nach dem Schritt c) Fortsetzung des Einführens der Lösung und des Leitens des elektrischen Stromes unter wesentlicher Beibehaltung der im Schritt b) erreichten Lage der länglichen Anode und allmähliches Zurückziehen des rohrförmigen Isolators zum fortschreitenden Vergrößern der aus dem Isolator vorstehenden Seitenfläche der länglichen Anode und dadurch fortschreitendes Verschieben des galvanischen Abscheidebereichs auf der Wandoberfläche in der Vertiefung und

e) nach dem Schritt d) Zurückziehen der länglichen Anode aus der Vertiefung.

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Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 13 gekennzeichnet.

Die galvanische Abscheidungslösung wird vorzugsweise so gefördert, daß sie in die Vertiefung im Schritt c) mit einem vorbestimmten größeren Strömungsdurchsatz als im Schritt d) strömt. Vorzugsweise ist die längliche Anode rohrförmig und mit einem im Vorderendflächenteil mündenden Innenkanal ausgebildet, und die Lösung wird zum Strömen in die Vertiefung durch den Xnnenkanal gefördert.

Vorzugsweise weist das Verfahren weiter folgenden, nach dem Schritt c) und vor dem Schritt d) vorgesehenen Schritt f) der Relativbewegung des Substrats und der Elektrodeneinheit längs einer vorbestimmten Bahn in einer zur Rückziehrichtung im Schritt e) quer verlaufenden Ebene unter Fortsetzung des Einführens der Lösung und des Leitens des elektrischen Stromes zur Sicherung der galvanischen Abscheidung auf einem die Boden- und Wandoberflächen des Substrats in der Vertiefung verbindenden Eckenkantenteil auf. Die galvanische Abscheidungslösung soll vorzugsweise in den Schritten c), d) und f) mit unterschiedlichen Strömungsdurchsätzen zugeführt werden. Dabei wird im Schritt f) ein maximaler Strömungsdurchsatz verwendet. Der elektrische Strom wird zwischen der Anode und dem Substrat in den Schritten c), d) und f) mit unterschiedlichen Stärken geleitet. Dabei wird eine maximale Stromstärke im Schritt f) verwendet. Im Schritt c) wird vorzugsweise eine höhere Stromstärke als im Schritt d) verwendet. Es ist zweckmäßig, daß die Elektrodeneinheit im Schritt c) für eine bestimmte Zeitdauer angehalten wird. Die Anode und das Substrat werden im

Schritt f) vorzugsweise mit niedrigerer Bewegungsgeschwindigkeit als im Schritt d) relativ bewegt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Verfahren weiter den Schritt g) der Bewegung der Elektrodeneinheit außerhalb der wenigstens einen Vertiefung relativ zum Substrat zweck Überstreichens der restlichen Oberflächenbereiche des Substrats durch den Vorderendflächenteil der Anode in abtastender Weise unter Fortsetzung des Zuführens der Lösung« auf diese Bereiche und des Leitens des elektrischen Stromes zwischen der Anode und dem Substrat. Im Schritt g) werden vorzugsweise die Bewegungsgeschwindigkeit, die Stärke des elektrischen Stromes und/oder der Durchsatz der Lösung in diese Bereiche entsprechend den jeweiligen Formmerkmalen der Bereiche gesteuert.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrener die durch eine längsbewegliche Elektrodeneinheit mit einer länglichen Anode und einem für die längliche Anode passierbaren rohrförmigen Isolator zur teilweisen Abdeckung der seitlichen Oberfläche der Anode, einen ersten Antrieb zur Relativbewegung der länglichen Anode und des Substrats, einen vom ersten Antrieb unabhängigen zweiten Antrieb zum Bewegen des rohrförmigen Isolators relativ zur länglichen Anode, eine Fluidzufülleinrichtung zum Zuführen einer galvanischen Abscheidungslösung auf das Substrat, eine Stromquelle zum Leiten eines elektrischen Stromes zwischen der Anode und dem Substrat und eine Steuereinrichtung zur Speisung mit vorprogrammierten Befehlen zum Einwirken auf den ersten Antrieb und den

zweiten Antrieb zum Bewegen der Elektrodeneinheit, der Anode und des Isolators in den Schritten b), c) und d) una weiter in den Schritten f) und g) gekennzeichnet ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung,teilweise als Blockdiagramm, zur Veranschaulichung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung zur schematischen Veranschaulichung einer abgeänderten Form der Vorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung zur schematischen Veranschaulichung eines galvanischen Absehe idungs vor ganges nach dem erfindungsgetnäßen Verfahren.

Gemäß Fig. 1 ist eine Galvanoplastikform 1, die etwa aus Kunststoff besteht, fest in einem elektrisch nichtleitenden Arbeitstank 2 angebracht und in eine darin enthaltene galvanische Abscheidungslösung 3 eingetaucht dargestellt. Die Form 1 weist einen dünnen metallischen überzug 4 auf, der auf einem Oberflächenbereich davon vorher etwa durch chemische Beschichtung angebracht ist, um als leitendes galvanoplastisches Substrat zu dienen. Die Lösung 3 wird durch ein Einlaßrohr 5 in den Arbeitstank 2 ständig oder intermittierend zugeführt und in eine Auslaßleitung 6 abfließen gelassen.

Der Arbeitetank 2 ist fest auf einem Tisch 7 montiert, der eingerichtet ist, um durch eine Schraubspindel 8 mittels eines Motors 9 , z. B. eines Schrittmotors, in der Richtung einer Y-Achse auf einem Tisch 10 angetrieben zu werden. Der letztere ist eingerichtet, über eine Schraubenspindel 11 durch einen Motor 12, z. B. einen Schrittmotor, in der Richtung einer X-Achse angetrieben zu werden, die zur Y-Achse auf einer Basis senkrecht ist. Die Motoren 9 und 12 werden durch Steuersignale angetrieben, die von einer Steuereinheit^ 4, z. B. einem numerischen Steuergerät, zugeführt werden, um den Arbeitetank 2 und damit die Form 1 in einer X-Y- oder Horizontalebene zwecks Positionierung der Form 1 im X-Y-Koordinatensystem zu bewegen.

Das Profil der Galvanoplastikform 1 enthält eine tiefe Ausnehmung oder Vertiefung 15. Nach der Darstellung erstreckt sich in die Ausnehmung oder Vertiefung 15 eine Elektrodeneinheit JMS, die vertikal oder in der Richtung einer zur X-Y-Ebene senkrechten Z-Achse beweglich ist. Die Elektrodeneinheit 16 wird von einem hohlen Elektrodenkopf 17 so gehalten,daß sie relativ dazu beweglich ist, und weist eine längliche Anode auf, die in einer isolierenden Hülle oder einem rohrförmigen Isolator 19 gleitbar aufgenommen ist, der etwa aus einem keramischen Material besteht. Die sich gleitbar durch die isolierende Hülle 19 erstreckende längliche Anode 18 läuft gleitbar durch Führungsbuchsen 20 und 21, die am Elektrodenkopf 17 befestigt sind, und ist senkrecht oder längs der Z-Achse durch einen Antrieb mit einer Haspel 22 und einer Quetschrolle 23 beweglich. Der Motor 24 für die Haspel 22 wird mit einem Signal von der Steuereinheit 14 angetrieben, um die Positionierung

des unteren Endteils der länglichen Anode 18 in der Vertiefung 15 der Form 1 zu bewirken. Die Lage der länglichen Anode 18 wird von einem Eodierer 25 erfaßt/ dessen Ausgang zur Steuereinheit rückgespeist wird. Der Isolator 19 ist gleitbar durch eine Führungsbuchse 26 geführt, die am Elektrodenkopf 17 um eine untere Mittenöffnung 27 desselben befestigt ist, und wird vertikal durch einen Antrieb mit einer Haspel und einer Quetschrolle 29 bewegt. Der Isolator 19 wird gleitbar durch eine Ftihrungsmuffe 30 im Elektrodenkopf 17 gehalten. Der Motor 31 für die Haspel 28 wird mit einem Signal von der Steuereinheit 14 betätigt, um den Isolator 19 auf der länglichen Anode 18 zu verschieben und dadurch fortschreitend den Bereich der Seitenfläche der letzteren zu verändernder der galvanischen Abscheidungslösung 3 ausgesetzt und der Seitenwand der Vertiefung 15 in der Form 1 zugewandt ist. Der Isolator 19 ist an seinem oberen Ende mit einer Scheibe 32 ausgebildet, an der eine Nadel 33 befestigt ist, die sich seitlich erstreckt. Die Lage der Nadel 33 und damit des rohrförmigen Isolators wird von einem Kodierer 34 erfaßt, dessen Ausgang zur Steuereinheit 14 rückgespeist wird. Die Scheibe 32 wird gleitbar von parallelen Stangen 35 und 36 gehalten, die am Elektrodenkopf 17 befestigt sind und sich durch diesen vertikal erstrecken. Der Elektrodenkopf ist an einem (nicht dargestellten) Arm oder Säulenbauteil der Maschine so montiert, daß er vertikal von Hand oder durch einen {nicht dargestellten) Motor positionierbar ist.

Die Anode 18 und die auf der Form 1 vorab als Kathode

gebildete leitende Schicht 4 werden elektrisch mit einer für die galvanische Abscheidung vorgesehen Stromquelle verbunden, die ein elektrisches Potential liefert, das eine ständige Gleichspannung sein kann, vorzugsweise jedoch die Form einer Folge von Gleichstromimpulsen hat. Die Ausgangscharakteristik der Stromquelle 37 kann beim galvanoplastischen Verfahren entsprechend einem vorbestimmten, in der Steuereinheit 14 gespeicherten Programm steuerbar sein.

In der gezeigten und beschriebenen Anordnung sieht man, daß die Vorderendfläche der länglichen Anode 18 stets der galvanischen Abseheidungslösung 3 ausgesetzt und dem Boden der Vertiefung 15 zugewandt ist und daß ihre Seitenoberfläche gesteuert durch Verschieben des rohrförmigen Isolators 19 freigelegt wird.

Bei der galvanischen Abscheidung auf der ganzen Oberfläche der Vertiefung 15 wird die Haspel 22 im Ansprechen auf die Steuereinheit 14 angetrieben, um den vorderen (unteren) Endteil der Elektrodeneinheit JjS und die Vorderendfläche der Anode 18 in Gegenüberstellung zur Bodenfläche der Vertiefung 15 zu bringen. Im erreichten Zustand soll der Isolator 19 so auf der Anode 18 positioniert sein,daß nur ein Vorderendteil der Anode aus dem rohrförmigen Isolator 19 und in die galvanische Abscheidungslösung 3 vorragt. So soll die Vorderendfläche des zylindrischen rohrförmigen Isolators 19 positioniert werden, um im wesentlichen mit der Vorderendfläche der darin aufgenommenen säulenförmigen Anode 18 zu fluchten. Dabei ist ein geringes Vorragen des Randteils der Vorderendfläche der Anode 18 aus dem Isolator

möglich und häufig zu bevorzugen.

Wenn dieser Zustand erreicht ist, läßt man den galvanischen Abscheidungsstrom von der Stromquelle 37 zwischen der Anode 18 und der Kathode 4 selektiv über den Bodenflächenteil der Vertiefung 15 fließen» Die Motoren 9 und 12 können dann betätigt werden, um zu bewirken, daß der Vorderendteil der Anode 18 in abtastender Weise die gesamte Fläche des Bodenteils in der Vertiefung 15 einschließlich deren Randkante oder Randkanten überstreicht. Die Abtastgeschwindiegkeit wird dann vorzugsweise durch die Steuereinheit 14 nach Vorprogrammierung gesteuert.

Nachdem die galvanische Abscheidung auf der gesamten Bodenfläche der Vertiefung 15 im wesentlichen vollständig beendet ist, wird die Haspel 28 im Ansprechen auf die Steuereinheit 14 betätigt, um den rohrförmigen Isolator 19 allmählich anzuheben und so die gegenüber der galvanischen Abscheidungslösung 3 freigelegte

der Anode 18
Seitenflächenausdehnung/fortlaufend zu steigern, wodurch ermöglicht wird, daß sich der Bereich der selektiven galvanischen Abscheidung auf den Seitenwänden der Vertiefung 15 fortschreitend nach oben verlagert. Die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung des rohrförmigen Isolators 19 ist in der Steuereinheit 14 vorprogrammiert. Durch Anbringung des Kodierers 34 zur jeweiligen Überwachung der Lage des Isolators 19 ist das Steuer- und Antriebssystem hier vorteilhaft nach Art einer geschlossenen Schleife.

Während der galvanischen Abscheidung in der Vertiefung 15 wirkt die Steuereinheit 14 auf die Stromquelle

ein, um deren Ausgang so zu steuern, daß der galvanische Abscheidungsstrom von größerer Stärke ist, während die Elektrodeneinheit 1_6 stationär ist, um die Anode dem Bodenteil der Vertiefung 15 zugewandt zu halten, als während der rohrförmige Isolator 19 nach oben zurückgezogen wird. Eine vorbestimmte größte Stromstärke soll zweckmäßig verwendet werden, während die Anode 18 auf den Eckenrandteil des Bodens einwirkt.

Nach vollständigem Abschluß der galvanischen Abscheidung auf den Wandteilen in der Vertiefung 15 in dieser Weise wird die Haspel 22 im Ansprechen auf die Steuereinheit 14 angetrieben, um die Anode 18 durch den rohrförmigen Isolator 19 anzugeben und damit die Elektrodeneinheit ^6 aus der Vertiefung 15 zurückzuziehen. Danach werden die Motoren 9 und 12 im Ansprechen auf die Steuereinheit 14 betätigt, um die Elektrodeneinheit horizontal zu bewegen und die galvanische Abscheidung auf einer folgenden vorprogrammierten Fläche der Oberfläche der Form 1 zu beginnen.

Fig.2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig.1 gemäß der Erfindung und macht von den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 zur Bezeichnung gleicher oder funktionsmäßig gleicher Teile oder Bestandteile der Vorrichtung Gebrauch. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Elektrodeneinheit mit 40 bezeichnet und weist eine rohrförmige längliche Anode 41 auf, die gleitbar im rohrförmigen Isolator 19 wie im Beispiel nach Fig.1 aufgenommen ist. Die längliche Anode 41 ist so mit einem Innenkanal 42 ausgebildet, durch den die galvanische Abs :heidungslösung 3 aus einem Speicher

in den galvanischen Abscheidungsbereich unter Druck durch eine Pumpe 44 gefördert wird. Die FluidXeitung 45, die den Speicher 43 mit dem Innenkanal 42 verbindet, enthält ein Druckregulierventil 46 für die Pumpe 44, ein Drosselventil 47 und ein Strömungsvolumensteuerventil 48 für die galvanische Äbscheidungslösung 3, die in die rohrförmige Anode 41 einzuführen ist. Das Strömungsvolumensteuerventil 48 ist ausgelegt, um von der Steuereinheit 14 gesteuert zu werden.

Außerdem ist nach der Darstellung der positive Anschluß der für die galvanische Abscheidung vorgesehenen Stromquelle 37 mit der Anode 41 über eine leitende Rolle 49 verbunden, während ihr negativer Anschluß elektrisch mit der auf der nichtleitenden Galvanoplastikform 1 vorgeformten leitenden Schicht 4 verbunden ist. Die Mittel zur Bewegung des Arbeitetanks 2 umfassen einen Drehtisch 50, der von einem Motor 51 auf dem Y-Achsenantriebstisch 7 angetrieben wird, der mit dem X-Achsenantriebstisch 10 in Kreuzschlittenanordnung wie im System nach Fig.1 vorgesehen ist.

Bei der Durchführung einer galvanischen Abscheidung auf einer komplizierten Form 1 mit dem System nach Fig.2 ist offensichtlich,daß der Arbeitstank 2, die längliche Anode 41 und der rohrförmige Isolator 19 in gleicher Weise wie bei dem System nach Fig.1 bewegt werden können. Zusätzlich wird das Ventil 48 im Ansprechen auf die Steuereinheit 14 gesteuert, um den Volumenströraungsdurchsatz der durch den Anoden-Innenkanal 42 in und durch den Bereich der galvanischen Abscheidung im Arbeitstank zugeführten galvanischen Äbscheidungslösung 3 zu steuern.

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So wird der Strömungsdurchsatz der galvanischen Abscheidungslösung 3 gesteigert, wenn der aktive Vorderbereich der Elektrodeneinheit 40 auf eine Fläche einwirkt, die aufgrund ihrer Form oder Gestaltung nicht ohne weiteres galvanisch beschichtbar ist, wodurch so die galvanische Beschichtbarkeit dieser Fläche verbessert wird. Umgekehrt wird der Strömungsdurchsatz der galvanischen Abscheidungslösung 3 verringert, wenn der aktive Vorderbereich der Elektrodeneinheit auf eine Fläche einwirkt, die eher leicht galvanisch beschichtbar ist. Das Ergebnis ist, daß eine galvanisch abgeschiedene Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke auf der gesamten komplizierten gewünschten Oberfläche gebildet wird. Außerdem sichert die fortlaufende Erneuerung der Lösung 3 im Lauf des neuen überstreichungsvorganges eine merkliche Steigerung und Konstanz der Konzentration der Metallionen im Bereich der verschiedenen Oberflächenteile der Form, so daß die insgesamt erforderliche galvanische Abscheidungsdauer erheblich verkürzt wird.

Demgemäß ergibt sich, daß die Erfindung es ermöglicht, ohne weiteres, mit Sicherheit und in einer minimalen Arbeitszeit auf irgendeinem galvanisch beschichtbaren Substrat, auch mit hochgradig kompliziertem Profil, eine ausgezeichnete galvanisch abgeschiedene Metallschicht zu bilden« die eine gewünschte Dickenverteilung hat und frei sowohl von einem Teil einer übermäßigen Abscheidung als auch einem Teileinetfunzureichenden Abscheidung 1st.

Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Form mit Stellen verschiedener geometrischer oder Formmerkmale A, B, C, D, E, F, G, Ii und I, die vom Elektrodenkopf 17 nach

Fig. 2 oder FIg. 1 zur Aufnahme einer gleichmäßigen Schicht der galvanischen Abscheidung auf dem*leitenden Substrat 4 abgetastet werden. Es ist bekannt, daß solche Stellen wie C, D, F und G, die an Ecken von Vertiefungen liegen, nicht ohne weiteres galvanisch beschichtbar sind. Bei der Ausnutzung der Erfindung wird die Wirksamkeit der galvanischen Abscheidung an diesen Stellen verbessert, indem man eine selektive Konzentration des galvanischen Abseheidungsstromes an jeder dieser Stellen bewirkt. Dies läßt sich erreichen, indem man die Anode 41 (Ϊ8) mit dem rohrförmigen Isolator 19 abdeckt, um nur einen Vorderendteil davon der galvanischen Abscheidungslösung 3 auszusetzen und ihn selektiv jeder dieser Stellen zuzuwenden. Außerdem soll die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Anode (18) und der Form 1 vorzugsweise auf eine minimale Geschwindigkeit von 1 bis 10 cm/s im Bereich jeder dieser Stellen C, D, F und G verringert werden. Es ist zu bemerken, daß es oft zweckmäßig ist, zeitweilig die Relativbewegung für eine bestimmte Zeitdauer in einem Bereich minimaler galvanischer Beschichtbarkeit, wie z. B. einem Eckenteil des Bodens einer tiefen Ausnehmung/zu unterbrechen. Außerdem soll der Zuführungsdurchsatz der galvanischen Abscheidungslösung 3 selektiv im Bereich jeder der Stellen C, D, F und G gesteigert werden. Im Bereich von F, der eine größere Beschichtbarkeit als die Stellen C, υ- und G aufweist, soll die Geschwindigkeit der Relativbewegung verhältnismäßig hoch sein. Andererseits soll die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Anode 41(18) und der Form 1 auf eine maximale Geschwindigkeit von 0,1 bis 1 m/s gesteigert werden, während die Teile von A bis B, E bis F und H bis I abgetastet oder

überstrichen werden. Zusätzlich soll der Zuführungsdurchsatz der galvanischen Abscheidungslösung 3 in diesen Bereichen verringert werden. In einer Vertiefung wie der Vertiefung 15 (Fig. 1 und 2) soll der Strömungsdurchsatz größer sein, während die Elektrodeneinheit stationär ist, um die Anode dem Bodenteil zugewandt zu halten, als während der rohrförmige Isolator 19 aufwärts zurückgezogen wird. Ein maximaler Strömungsdurchsatz soll verwendet werden, während die Anode auf den Eckenrandteil einer Vertiefung wie der Vertiefung 15 einwirkt.

Claims

Ansprüche

Jt. Verfahren zur galvanischen Abscheidung eines Metalls auf einem unebenen Substrat mit wenigstens einer Vertiefung wesentlicher Tiefe zwecks Bildung einer vollständigen Metallabscheidung auch auf den Oberflächen in der Vertiefung,
gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Führen einer länglichen Anode durch einen rohrförmigen Isolator zur Bildung einer Elektrodeneinheit,

b) Positionierung der Elektrodeneinheit relativ zum Substrat zum Anordnen eines Vorderendteils der Elektrodeneinheit in der Vertiefung und Positionierung des Isolators auf der länglichen Anode derart, daß nur eine Vorderendfläche der Anode im wesentlichen aus dem Isolator dort frei vorsteht und dieser Flächenteil einem Bodenteil des Substrats in der Vertiefung zugewandt ist,

c) Einführen einer galvanischen Abscheidungslösung in die Vertiefung und Leiten eines elektrischen Stromes zwischen der Anode und dem Substrat unter Beibehaltung der im Schritt b) erreichten Lagebeziehung zwecks wenigstens bevorzugter galvanischer Abscheidung des Metalls aus der Lösung auf dem Bodenteil,

d) nach dem Schritt c) Fortsetzung des Einführens der Lösung

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und des Leitens des elektrischen Stromes unter wesentlicher Beibehaltung der im Schritt b) erreichten Lage der länglichen Anode und allmähliches Zurückziehen des rohrförmigen Isolators zum fortschreitenden Vergrößern der aus dem Isolator vorstehenden Seitenfläche der länglichen Anode und dadurch fortschreitendes Verschieben des galvanischen Abscheidebereichs auf der Wandoberfläche in der Vertiefung und

e) nach dem Schritt d) Zurückziehen der länglichen Anode aus der Vertiefung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet»

daß die galvanische Abscheidungelösung in die Vertiefung im Schritt c) mit einem vorbestimmten größeren Strömungsdurchsatz als im Schritt d) eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die längliche Anode rohrförmig und mit einem im Vorderendflächenteil mündenden Innenkanal ausgebildet
4. Verfahren nach Anspruch 1,
weiter gekennzeichnet durch

nach dem Schritt c) und vor dem Schritt d) den Schritt f) der Relativbewegung des Substrats und der Elektrodeneinheit längs einer vorbestimmten Bahn in einer zur Rückziehrichtung im Schritt e) quer verlaufenden Ebene

unter Fortsetzung des Einführens der Lösung und des Leitens des elektrischen Stromes zur Sicherung der galvanischen Abscheidung auf einem die Boden- und Wandoberflächen des Substrats in der Vertiefung verbindenden E ckenkantentei1.
5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Abscheidungslösung in den Schritten c),

d) und f) mit unterschiedlichen Strömungsdurchsätzen eingeführt und dabei der höchste Strömungsdurchsatz der Lösung im Schritt f) verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Strom zwischen der Anode und dem Substrat in den Schritten c), d) und f) in unterschiedlichen Stärke geleitet und dabei der stärkste elektrische Strom im Schritt f) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Strom zwischen der Anode und dem Substrat im Schritt c) mit einer vorbestimmten höheren Stromstärke als im Schritt d) geleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Haltens der Elektrodeneinheit im Schritt c) für eine vorbes tinea te Zeitdauer.
9. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode und das Substrat im Schritt £) mit einer niedrigeren Bewegungsgeschwindigkeit als im Schritt d) relativ bewegt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, weiter gekennzeichnet durch

den Schritt g) der Bewegung der Elektrodeneinheit außerhalb der wenigstens einen Vertiefung relativ zum Substrat zwecks Oberstreichens der restlichen Oberflächenbereiche des Substrats durch den Vorderendflächenteil der Anode in abtastender Weise unter Fortsetzung des Einführens der Lösung auf diese Bereiche und des Leitens des elektrischen Stromes zwischen der Anode und dem Substrat.
11. Verfahren nach Anspruch 1O,

weiter gekennzeichnet durch

den Schritt der Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit im Schritt g) entsprechend den jeweiligen Formmerkmalen dieser Bereiche.
12. Verfahren nach Anspruch 10, weiter gekennzeichnet durch

den Schritt der Steuerung der Stärke des elektrischen Stromes im Schritt g) entsprechend den jeweiligen Formmerkmalen dieser Bereiche.

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13. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die längliche Anode rohrförmig und mit einem im Vorderendflächenteil mündenden Innenkanal ausgebildet ist, die Lösung auf diese Bereiche durch den Innenkanal geleitet wird und der Durchsatz der Lösung auf diese Bereiche entsprechend den jeweiligen Formmerkmalen der Bereiche gesteuert wird.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch

eine längsbewegliche Elektrodeneinheit (1_6; 40) mit einer länglichen Anode (18; 41) und einem für die längliche Anode (18; 41) passierbaren rohrförmigen Isolator (19) zur teilweisen Abdeckung der seitlichen Oberfläche der Anode (18; 41),

einen ersten Antrieb (22, 23, 24) zur Relativbewegung der länglichen Anode (18; 41) und des Substrats (1),

einen vom ersten Antrieb (22, 23, 24) unabhängigen zweiten Antrieb (28, 29, 31) zum Bewegen des rohrförmigen Isolators (19) relativ zur länglichen Anode (18, 41),

eine Fluidzuführeinrichtung (5; 42-48) zum Zuführen einer galvanischen Abscheidungslösung (3) auf das Substrat (1), eine Stromquelle (37) zum Leiten eines elektrischen Stromes zwischen der Anode (18; 41) und dem Substrat (1) und

eine Steuereinrichtung (14) zur Speisung mit vorprogrammierten Befehlen zum Einwirken auf den ersten Antrieb (22, 23, 24) und den zweiten Antrieb (28, 29, 31) zum Bewegen der Elektrodeneinheit (J_6; 40), der Anode (18; 41) und des Isolators (19) in den Schritten b), c) und d).