JP2005200689A

JP2005200689A - めっき装置およびめっき方法

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Publication number: JP2005200689A
Application number: JP2004006845A
Authority: JP
Inventors: Takuro Yoda; 拓朗依田; Hideki Asahara; 秀樹浅原; Kenji Takanashi; 健二高梨
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: JP3834316B2

Abstract

【課題】被めっき物の下地材の溶解・浸食を有効に防止し、均一で高品質のめっきが可能なめっき装置およびめっき方法を提供する。
【解決手段】めっき装置は、めっき液を充填可能なめっき槽とアノードボックス６とを有する。アノードボックス６は、めっき槽の内部に設けられためっき時の陽極であるアノード電極６３と、アノード電極６３の上方および側方を覆う筐体６２と、アノード電極６３の下方を覆うフィルタ６４と、筐体６２とフィルタ６４とで画定される内部空間と、内部空間を外部と連絡する開口６５１と、フロート６６とを有する。フロート６６は開口６５１の下方に設けられ、めっき液より小さい比重を有している。フロート６６は内部空間がめっき液で充満されているときは上昇して開口６５１を閉じて内部空間を外部と遮断し、内部空間がめっき液で充満されていないときは、下降して開口６５１を開けて内部空間を外部と連絡する。
【選択図】図２

Description

本発明はめっき装置およびめっき方法に関し、特にウエハまたは基板用のめっき装置のアノードボックスの構造およびめっき方法に関する。

薄膜磁気ヘッドその他の各種の電子部品の製造に用いられる薄膜形成技術の一つとして、Ｃｕ膜等の形成を主たる用途として電気めっき法が用いられるようになっており、半導体プロセスの一技術として注目されている。めっき法は、例えばＣｕ膜の形成の場合、一般的には、基板表面に導電性の膜をＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)法等で形成し、その上にＣｕの薄い下地材をＰＶＤ法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法で形成し、そこに電極を取り付けてＣｕめっきを行う。プラスのＣｕイオンが陰極である基板に到達すると、基板表面でＣｕ⁺⁺＋２ｅ→Ｃｕの電気化学反応が生じ、Ｃｕが基板表面に析出しＣｕ薄膜が形成される。

従来このような電気めっきを行うときは、陽極であるアノードボックスをめっき槽内に設置し、被めっき物にカソード電極装置を取り付け陰極を形成し、被めっき物をアノードボックスと対向する位置に固定していた。

ところで、従来のめっき装置では被めっき物をめっき槽内の所定の位置に設定した後にめっき槽にめっき液を充填していた。しかしながらめっき液の給液中は陽極・陰極間が通電していないため、給液中に下地材にＣｕ薄膜は形成されず、下地材が強酸性の液体であるめっき液によって溶解・浸食されていくという問題があった。このようにいったん下地材が溶解・浸食されてしまうと、その後通電を開始しＣｕ薄膜を形成しても、Ｃｕ薄膜の厚さが不均一になってしまう。

そこで、めっき液の給液中の下地材の溶解・浸食を防止するための種々の技術が開示されている。

まず、第１に、通電中に下地材に補助電流を流して下地材の溶解を防止するという方法がある。また、第２に、めっき槽中に昇降可能な筐体および電極を設け、めっき槽の下部開口に当接させてめっき液の流出を防止し、この状態で被めっき物を外側から下部開口に当接させてカソード電極を形成しつつめっき液の流出を防止し、次に筐体および電極を上昇させて、アノード電極と被めっき物の位置を設定し、その後めっきを開始するという方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１７２７９４号公報

しかしながら、従来技術においては以下のような問題があった。まず、第１の方法では、本電源が正常に確立されないとめっきの品質が大きな影響を受けるという問題がある。例えば、補助電流が切れ、めっき用の本電源が入り通電を開始したときに、本電源の電圧が規格値を超え、本電源による通電を停止せざるをえない状況では、本電流も補助電流も流れない無電流状態が生じてしまい、下地材の溶解・浸食を防ぐことができない。

また、第２の方法は、アノード電極がめっき槽の下部開口に当接しているため、筐体および電極の上昇後、アノード電極がめっき液中でむき出しになってしまう。アノード電極はめっき液にすこしずつ浸食され、アノード電極を構成する粒状物質がめっき液中に流出するため、粒状物質が被めっき面に堆積して、被めっき面の品質に影響するおそれがある。例えば、比較的粒径の大きな粒状物質が被めっき面に堆積した状態でＣｕ薄膜が形成され、めっき後にＣＭＰ(Chemical and Mechanical Polishing)等による表面研磨が行われると、薄膜面上から粒状物質が剥離して薄膜面上の平坦度が著しく低下し、場合によっては被めっき物が不良品となってしまうことになる。また、アノード電極が下部開口に当接している間は、アノード電極はめっき槽の外側の大気に触れているため、アノード電極面が乾燥してしまう可能性がある。アノード電極面が乾燥すると、乾燥した部位と乾燥しない部位とでアノード電極面からの電流の分布が不均一となり、結果としてめっき面の膜厚が不均一となる。さらに、アノード電極の昇降装置が必要となり、コスト的な問題も生じる。

このため、上記の課題を解決するためには、アノード装置を固定しつつめっき液の給液を迅速に行い、無電流状態を極力短くすることが重要である。

本発明は、以上の状況に鑑み、被めっき物の下地材の溶解・浸食を有効に防止し、均一で高品質のめっきが可能なめっき装置およびめっき方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明のめっき装置は、めっき液を充填可能なめっき槽と、めっき槽の内部に設けられためっき時の陽極であるアノード電極と、アノード電極の上方および側方を覆う筐体と、アノード電極の下方を覆うフィルタと、筐体とフィルタとで画定される内部空間と、内部空間を外部と連絡する開口部とを有するアノードボックスと、内部空間がめっき液で充満されているときは、開口部を閉じて内部空間を外部と遮断し、内部空間がめっき液で充満されていないときは、開口部を開けて内部空間を外部と連絡するめっき液流入規制手段とを有している。

内部空間がめっき液で充満されていないときは内部空間が外部と連絡されているため、めっき液が開口部のレベルまで上昇すると、開口部からめっき液が内部空間に流入して、アノードボックス内部へのメッキ液の充填が促進される。一方、めっき液が内部空間に充満すると、めっき液流入規制手段が開口部を閉じて、内部空間の外部との連絡が閉ざされる。このため、アノード電極で発生した粒状物質の開口部を経由しての被メッキ物への蓄積が防止され、アノード電極で発生した電流の開口部を経由しての被メッキ物への到達が防止される。これらによって、より均一で高品質のめっきが被メッキ物に形成される。

めっき液流入規制手段は、開口部の下方に設けられ、めっき液より小さい比重を有し、内部空間がめっき液で充満されているときは、上昇して開口部を閉じて内部空間を外部と遮断し、内部空間がめっき液で充満されていないときは、下降して開口部を開けて内部空間を外部と連絡するフロートで構成することができる。

フロートは、フロートの上面の周囲を延びるフロートシール面と、フロートの底面と側面とを結ぶ流路とを有し、筐体は、フロートシール面と対向する位置にフロートシール面と接触して開口部を閉じる筐体シール面を、フロートの底面と対向する位置にフロートの底部の外周を支持し内側に内部空間と連絡する支持部開口を備えたフロート支持部とを有している。これによって、めっき液が内部空間に充満されたときは、フロートシール面は筐体シール面と面接触または線接触して、開口部を閉鎖して、内部空間を外部と遮断し、めっき液が内部空間に充満されていないときは、フロートシール面は筐体シール面と離れ、フロートの前記底部外周がフロート支持部に支持され、流路が前記フロートの側方と支持部開口とを連絡して、内部空間を外部と連絡することができる。

流路は、フロートの底面に形成され、少なくとも１つの端部が側面まで延び、少なくとも一部が前記支持部開口に面している溝とすることができる。

さらに、筐体は円錐状の筐体シール面を有し、フロートは円錐状のフロートシール面を有するように構成してもよい。

また、開口部と筐体シール面とを有し、筐体からとりはずし可能なホルダをさらに有するようにしてもよい。

本発明のめっき方法は、めっき槽の内部に、少なくとも一方に開口部を備えた天板および側板を有し、底面に開口を備え、内部にめっき時の陽極であるアノード電極が取り付けられ、フィルタがアノード電極の下方に取り付けられたアノードボックスを取り付ける工程と、めっき槽のアノード電極に対向する位置に、被メッキ物を、めっき時の陰極として設ける工程と、めっき液をめっき槽内のアノードボックスにフィルタおよび開口部を通して充填する、めっき液充填工程と、アノードボックスがめっき液で充填された後に開口部を閉鎖する開口部閉鎖工程と、開口部を閉鎖後、アノード電極と被めっき物との間に電圧を印加して、被めっき物にめっき膜を形成する工程とを有している。

めっき液充填工程は、開口部の下方に設けられ、めっき液より小さい比重を有するフロートを重力によって下方の位置に維持して開口部を開けて、めっき液を充填する工程を有し、開口部閉鎖工程は、フロートを浮力によって上昇させて開口部を閉じる工程を有している。

フロートは、フロートの上面の周囲を延びるフロートシール面と、フロートの底面と側面とを結ぶ流路とを有し、筐体は、フロートシール面と対向する位置にフロートシール面と接触して開口部を閉じる筐体シール面を、フロートの底面と対向する位置にフロートの底部の外周を支持し内側に内部空間と連絡する支持部開口を備えたフロート支持部とを有し、めっき液が内部空間に充満されたときは、フロートシール面は筐体シール面と面接触または線接触して、開口部を閉鎖して、内部空間を外部と遮断し、めっき液が内部空間に充満されていないときは、フロートシール面は筐体シール面と離れ、フロートの底部外周がフロート支持部に支持され、流路がフロートの側方と支持部開口とを連絡して、内部空間を外部と連絡することができる。

以上説明したとおり、本発明のめっき装置およびめっき方法によれば、被メッキ物をめっき装置に設定した後、めっき液をアノードボックス内に迅速に充填することができ、かつアノードボックス内に充填した後はめっき液のアノードボックス内外の連絡経路をフィルタだけに限定することができるため、アノード電極で発生した粒状物質の開口部を経由しての被メッキ物への蓄積が防止され、アノード電極で発生した電流の開口部を経由しての被メッキ物への到達が防止される。これらによって、めっき液の給液中の下地材の溶解・浸食を防止しつつ、より均一で高品質のめっきが被メッキ物に形成することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明のめっき装置の詳細を説明する。図１は本発明のめっき装置の全体構成図を示す。めっき槽１は内部にめっき液２を入れることのできる空間部を有している。めっき槽１はめっき液２をリザーバタンク（図示せず）から供給するめっき液供給ライン３と、めっき液２をリザーバタンクに戻すリターンライン４と、めっき液２が所定の液位を超えないようにするオーバーフローライン５とを有している。めっき液供給ライン３、リターンライン４、およびオーバーフローライン５はめっき槽１内の仕切り板によって形成されている。めっき槽１内にはアノードボックス６がめっき槽１の天板１１を貫通する支持管６１に吊られて固定・保持されている。アノードボックス６は支持管６１を介して電源装置９のプラス側および窒素ガス供給源（図示せず）に接続している。

めっき槽１のアノードボックス６と対向するめっき槽１の底部には略円形の開口１２が設けられている。めっき槽１の外側には開口１２の周囲に沿って枠体１０に支持されたカソード電極装置８が設けられている。カソード電極装置８は電源装置９のマイナス側に接続している。開口１２には被めっき物２１が、めっきが施される被めっき面２２をめっき層１の内部に向けて装着される。被めっき物２１は例えばウエハまたは基板であり、下方からウエハホルダ２３によって支持され持ち上げられ、被めっき面２２の外周がカソード電極装置８と接触し、被めっき面２２に陰極の所定の電位状態が形成されるように、開口１２に固定される。

図２にはアノードボックス６の概念的側方断面図を示す。アノードボックス６は円筒形の筐体６２を有している。筐体６２は天板７１と側板７２とを有し、天板７１と対向する面は開口６７になっている。天板７１と側板７２は分離可能である（詳細は後述。）が、一体構造であってもよい。天板７１は中央に設けられた開口６８と、周囲に複数個設けられた開口６９を有している（詳細は後述。）。筐体６２はめっき液２に対して耐腐食性を有しており、内部が目視できるように透明の材質であってもよい。例えば、ポリプロピレン、塩ビ、テフロン、ガラス等で製作することができる。開口６８には中空の支持管６１がボルト・ナット等によって脱着可能に固定され、内部に電源装置９とアノード電極６３（後述）とを接続するケーブル９１が延びている。また、支持管６１を通して筐体６２の内部に窒素ガスを供給できるようになっている。

筐体６２の内部には筐体６２の円筒部の内径とほぼ同じ外径を有する円板状のアノード電極６３が固定されている。アノード電極６３は例えばニッケルで製造される。アノード電極には上面と下面を貫通する複数の開口６３１が設けられている。また、開口６７付近には、筐体６２の円筒部の内径とほぼ同じ外径を有する円板状のフィルタ６４が設けられている。フィルタ６４は、アノード電極６３から剥離した粒状の電極構成物質が筐体６２の外へ流出することを防止する。フィルタ６４も筐体６２と同じく、耐腐食性を有する材料、例えばポリプロピレン等で製作することができる。また、フィルタ６４を支持するため、フィルタ６４の開口６７側の面を格子状の保持部材（図示せず）で保持するようにしてもよい。アノード電極６３、フィルタ６４、および保持部材は点検や交換のために取り外しできる。また、筐体６２とフィルタ６４で囲まれる領域は内部空間７４を形成する。

天板７１の開口６９には内部に空間を有する円筒形のホルダ６５が設けられている。ホルダ６５は上部に開口６５１を有しており、内部空間の上部は斜壁で形成される筐体シール面６５２によって、開口６５１に向けて径がせばまる円錐状の空間となっている。ホルダ６５の円筒部の外周部と開口６９の内周部にはネジが切られており、これによってホルダ６５は開口６９に嵌合して、開口６９に脱着可能に固定される。

ホルダ６５の内部空間には、上部に外周に沿って斜めに切欠かれた円錐台状のフロートシール面６６１を有する円筒形のフロート６６が設置されている。フロート６６の底面にはフロート６６の側面と底面とを連絡する溝である流路６６２が形成されている。流路６６２は、少なくとも１つの端部が側面まで延び、少なくとも一部が支持部開口７０１（後述）に面している。開口６９の内周から筐体６２の内壁に沿って、中央部に円形の支持部開口７０１を有する円環状のフロート支持部７０が突設している。支持部開口７０１の内径はフロート６６の外径よりも小さいため、フロート６６はフロート支持部７０に支持され、筐体６２内部に落下することはない。また、フロート６６はめっき液２より小さな比重を有している。このため、フロート６６は、ホルダ６５の内部空間にめっき液２がないときは自重によってフロート支持部７０に着座して支持され、めっき液２が充填されると、フロート６６が浮力によって上昇して、フロート６６のフロートシール面６６１がホルダ６５の筐体シール面６５２と接触する。詳細は後述する。

図３は、アノードボックスの天板の側方断面図（図３（ａ））と、平面図（図３（ｂ））を示す。図３（ａ）は図３（ｂ）中のＡ−Ａ断面の矢視図である。天板７１は略円形の円板状の構造であり、外周部に沿って円板部と直交する方向に側壁７２と嵌合する突起７１１が形成されている。円板は、中央部に開口６８を、天板７１と同軸の仮想円に沿った７２°の等角位置に５箇所の開口６９を有している。開口６８と開口６９はいずれも天板７１を貫通している。開口６９と対向する筐体６２の内部側の支持部開口７０１は前述のとおり、フロート支持部７０によって、開口６９に比べて狭くなっている。天板７１には図３（ａ）に示したように、めっき液２をめっき槽１から抜くときにめっき液２が天板７１に滞留しないでスムーズに落下して回収されるように、中心から外周部に向けたテーパがついている。なお、開口６９の位置や個数は一つの例示に過ぎず、たとえば開口６９を同心円状に配置せず、あるいは開口６９を４個以下または６個以上設けることも可能である。

図４はホルダの概略外形図である。図４（ａ）は、斜視図を、図４（ｂ）は図４（ａ）中Ａ−Ａで示した断面図である。ホルダ６５は上部に開口６５１を有しており、内部は、筐体シール面６５２によって開口６５１に向けて径がせばまる、円錐台状の空間６５５となっている。ホルダ６５の側壁６５４には開口６９の内周部に設けられたネジと噛み合うネジ（図示せず）が切られている。また、上面には開口６５１の一部を貫通して直径方向に延びる溝６５３が設けられている。ホルダ６５を開口６９に装着するときは、溝６５３に工具やコインをあててホルダ６５を開口６９内で容易に回すことができる。ホルダ６５を開口６９から取り外すときも同様である。

図５はフロートの概略外形図である。図５（ａ）は、側方図を、図５（ｂ）は底面図を各々示す。フロート６６は下部が円筒形、上部が円錐台状のフロートシール面６６１となっている。フロート６６の底部には十字形の溝からなる流路６６２が形成されている。フロート６６はフロートシール面６６１がホルダ６５の筐体シール面６５２に当接することにより開口６９を通るめっき液２の流れを遮断し、当接しないときは流路６６２を経由して、開口６９を通るめっき液２の流れを確保する。このような機能を確保することが可能であれば、図５に示した形状に限定されないことは勿論であって、例えば、円錐台の下部に脚を複数本設けて、脚の間を流路としてもよい。また、流路の全面が底面に面している必要はなく、例えば底面の中心に開口を設け、該開口と連絡する流路をフロートシール面６６１の表面に向けてフロート６６の内部を貫通して設けてもよい。

次に、めっき液２がめっき槽１に供給され、めっき槽１から回収されるときの作用について説明する。図６Ａ〜６Ｃはめっき槽１にめっき液供給ライン３からめっき液２が供給され液位が徐々に上昇していくときのめっき槽１内の状態を示す説明図である。各図中、矢印付き線はメッキ液の給液経路を示す。

まず、図６Ａに示すように、めっき槽１の液位１０２ａがアノードボックス６の側方にあるときは、めっき液２はアノードボックス６の底面にあるフィルタ６４を通ってアノードボックス６の内部空間７４に流入する。しかしながら、フィルタ６４の圧損のため、アノードボックス６内の液位１０１ａはめっき槽１の液位１０２ａと同じ速さで上昇せず、めっき槽１の液位１０２ａより低いレベルにある。このとき、アノードボックス６の上部に設けられたホルダ６５にはめっき液２はまだ達しておらず、したがってフロート６６は浮力を受けず、自重によってフロート支持部７０に着座している。

さらにめっき液２が供給されると、図６Ｂに示すように、めっき槽１の液位１０２ｂはアノードボックス６を完全に水没させるレベルまで上昇する。しかし、アノードボックス６内の液位１０１ｂは、フィルタ６４の圧損のため、十分に上昇せず、まだホルダ６５の高さに達していない。しかし、アノードボックス６の開口６９からめっき液２が浸入し、フロートシール面６６１と筐体シール面６５２との間の空間と、流路６６２と、支持部開口７０１とを通ってアノードボックス６の内部空間７４に入っていく。この状態では、めっき液２は開口６９からの給液ルートと、フィルタ６４からの給液ルートとが確保され、しかも開口６９からの給液ルートは圧損も少ないため、めっき液２の給液が加速される。なお、このとき、開口６９に入っためっき液２は、開口６９と支持部開口７０１との間の空間に滞留せず、支持部開口７０１から落下していく。したがって、フロート６６には浮力はかからず、自重によってフロート支持部７０に着座したままであり、筐体シール面６５２とフロートシール面６６１との間の流路が閉ざされることはない。以上のようにして、めっき液２がアノードボックス６を完全に水没させると同時に、開口６９からの給液ルートが確立され、アノードボックス６内へのめっき液２の供給が加速される。

さらにめっき液２が供給されると、図６Ｃに示すように、アノードボックス６の内部空間７４もめっき液２で完全に充満され、内部空間７４内の液面はなくなり、めっき槽１全体が液位１０１ｃになる。この状態に至ると、ホルダ６５の内部もめっき液２で満たされるため、フロート６６はめっき液２による浮力を受けフロート支持部７０から離れ、フロートシール面６６１の全周が筐体シール面６５２の全周に面接触または線接触する。この結果、筐体シール面６５２とフロートシール面６６１との間の流路が閉じられ、開口６９からの給液ルートが閉鎖される。

ここで、ホルダ６５の筐体シール面６５２とフロート６６のフロートシール面６６１との間の流路が閉鎖されることによる利点は以下のとおりである。

第１の利点は、アノード電極６３で発生した粒状物質が被めっき面２２に蓄積することを防止できる点にある。ニッケル等で構成されるアノード電極ではめっき液２の浸食作用によって表面から粒状物質が剥離する場合がある。この粒状物質が被めっき面２２に蓄積すると、従来技術の項で説明したとおり、めっき後の平坦化工程等の際に粒状物質が被めっき面２２から剥離し、被めっき物２１の品質に重大な影響をもたらすことがある。しかし、筐体シール面６５２とフロートシール面６６１との間の流路が閉鎖されるため、発生した粒状物質が開口６９から流出することはなく、すべての粒状物質はフィルタ６４に捕捉され、めっき槽１内への流出が防止できる。

第２の利点は、アノード電極と、カソード電極である被めっき物２２との間の電流分布を均一化できる点にある。すなわち、アノード電極とカソード電極との間の理想的な電流の流れは、アノード電極からアノード電極の形状に応じて略円形断面で出た電流が両電極の間でいったんくぼみ、その後再び広がってカソード電極に到達する鼓型の形状である。このような電流分布が実現されると、被めっき物２２には均一なめっき層が形成される。ところが、筐体シール面６５２とフロートシール面６６１との間の流路が閉鎖されず、開口が生じると、この開口からカソード電極に流れるバイパス電流が生じ、アノード電極とカソード電極との間を直接流れる電流に付加されて、不均一な電流分布を生じさせ、めっき層が不均一となってしまう可能性がある。しかし、筐体シール面６５２とフロートシール面６６１との間の流路が閉鎖されるため、不要な電流が発生することがなく、均一なめっき面が得られる。

次に、めっき工程が終了した以降の工程について説明する。めっき工程が終了すると、まずめっき液供給ライン３が閉じて、めっき槽１内のめっき液２がリザーバタンクに回収される。このとき、図２に白抜き矢印で示すように、支持管６１から窒素ガスが供給され、アノードボックス６内は正圧になりめっき液２に圧力がかけられてめっき液２のフィルタ６４からの流出が促進される。同時に、フロート６６は正圧によって上に押し上げられ、フロートシール面６６１が筐体シール面６５２に接触する。この結果、窒素ガスにより上昇したアノードボックス６内の圧力が開口６５１から逃げることなくフィルタ６４に有効に作用して、めっき液２の早期流出を促進する。

なお、ホルダとフロートの形状は上述したものに限定されるわけではなく、種々の形状が可能である。図７にはホルダとフロートの他のバリエーションを示す。図７（ａ）の例ではフロート６６ｂのフロートシール面６６１ｂ、ホルダ６５ｂの筐体シール面６５２ｂ、フロート支持部７０ｂの全てが平面形状である。図７（ｂ）の例ではフロート６６ｃのフロートシール面６６１ｃ、ホルダ６５ｃの筐体シール面６５２ｃは平面形状であるが、フロート６６ｃのフロート支持部７０ｃは円錐状平面となっている。図７（ｃ）の例ではフロート６６ｄのフロートシール面６６１ｄ、ホルダ６５ｄの筐体シール面６５２ｄ、フロート支持部７０ｄの全てが円錐状平面である。

また、ホルダとフロートはアノードボックス６の天板７１でなく、アノードボックス６の側板７２に設けてもよい。図８にはこのようなアノードボックスの一例を示す。アノードボックス６ｂの側板７２ａのフィルタ６４設置レベルより上方に開口７２１が、開口７２１の先に空間７２２が設けられている。空間７２２の上方には支持部開口７０１が設けられており、その上部にフロート６６を内包したホルダ６５が設置されている。このようにフロート６６を側板７２ａに設けることによって、より早い段階で内部空間７４への給液ルートを確保することができるため、給液時間をより一層短縮することができる。

以上の説明においては、めっき液流入規制手段としてフロートを用いたが、代わりに配管・弁を設けて同様の機能を実現することもできる。図９はこのようなめっき装置の全体構成図を示している。アノードボックス６の天板を配管１０１が貫通しており、アノードボックス６の外部に弁１０２が設けられている。配管１０１の先端は開口となっている。弁１０２のステムはめっき槽１の天板１１を貫通して外部に延び、モータ１０３と接続しており、モータ１０３によって弁１０１の開閉ができる。また、アノードボックス６内には適宜の間隔・個数の水位計１０４が設けられ、配線を通じてめっき槽１の外部にある制御装置１０５につながっている。制御装置１０５は水位計１０４からの信号を受け取りアノードボックス６内の水位を監視して、所定の水位に達したところでモータ１０３を駆動して弁１０１の開閉を行い、これによって配管１０１の先端開口からのめっき液の供給をより正確に制御することができる。また、配管口径の制約は小さいので、フロートを用いる場合と比べ流入量を増加することも容易であり、めっき液の早期充填が可能となる。

以上説明したとおり、本発明のめっき装置はアノードボックスにフロート等のめっき液流入規制手段を設けることによってアノードボックス上部からのめっき液の供給路を確保し、アノードボックス内へのめっき液の早期充填を促進し、短時間でアノード電極をめっき液に浸すことができる。この結果、被めっき物の下地材の溶解・浸食を最小限度に抑え、品質の良好なめっきが可能となる。

本発明のめっき装置の全体構成図である。図１に示すめっき装置のうち、アノードボックスの概念的側方断面図である。図２に示すアノードボックスの天板の概略構成図である。図２に示すホルダの概略外形図である。図２に示すフロートの概略外形図である。めっき液充填時のアノードボックス内の状況を示す説明図である。めっき液充填時のアノードボックス内の状況を示す説明図である。めっき液充填時のアノードボックス内の状況を示す説明図である。他の実施形態によるホルダとフロートの断面図である。本発明の他の実施形態によるアノードボックスの概念的側方断面図である。本発明の他の実施形態によるアノードボックスの概念的側方断面図である。

符号の説明

１めっき槽
１１天板
１２開口
２めっき液
３めっき液供給ライン
４リターンライン
５オーバーフローライン
６アノードボックス
６１支持管
６２筐体
６３アノード電極
６４フィルタ
６５ホルダ
６５１開口
６５２筐体シール面
６５３溝
６５４側壁
６５５空間
６６フロート
６６１フロートシール面
６６２流路
６７、６８、６９開口
７０フロート支持部
７０１支持部開口
７１天板
７２側板
７４内部空間
８カソード電極装置
９電源装置
９１ケーブル
１０枠体
２１被めっき物
２２被めっき面
２３ウエハホルダ

Claims

めっき液を充填可能なめっき槽と、
該めっき槽の内部に設けられためっき時の陽極であるアノード電極と、該アノード電極の上方および側方を覆う筐体と、該アノード電極の下方を覆うフィルタと、該筐体と該フィルタとで画定される内部空間と、該内部空間を外部と連絡する開口部とを有するアノードボックスと、
該内部空間が前記めっき液で充満されているときは、該開口部を閉じて該内部空間を外部と遮断し、該内部空間が前記めっき液で充満されていないときは、該開口部を開けて該内部空間を外部と連絡するめっき液流入規制手段とを有するめっき装置。
前記めっき液流入規制手段は、該開口部の下方に設けられ、前記めっき液より小さい比重を有し、該内部空間が前記めっき液で充満されているときは、上昇して該開口部を閉じて該内部空間を外部と遮断し、該内部空間が前記めっき液で充満されていないときは、下降して該開口部を開けて該内部空間を外部と連絡するフロートである、請求項１に記載のめっき装置。
前記フロートは、該フロートの上面の周囲を延びるフロートシール面と、該フロートの底面と側面とを結ぶ流路とを有し、
前記筐体は、該フロートシール面と対向する位置に該フロートシール面と接触して前記開口部を閉じる筐体シール面を、該フロートの底面と対向する位置に該フロートの底部の外周を支持し内側に前記内部空間と連絡する支持部開口を備えたフロート支持部とを有し、
前記めっき液が前記内部空間に充満されたときは、前記フロートシール面は前記筐体シール面と面接触または線接触して、前記開口部を閉鎖して、前記内部空間を外部と遮断し、
前記めっき液が前記内部空間に充満されていないときは、前記フロートシール面は前記筐体シール面と離れ、前記フロートの前記底部外周が前記フロート支持部に支持され、前記流路が前記フロートの前記側方と前記支持部開口とを連絡して、前記内部空間を外部と連絡する、請求項２に記載のめっき装置。
前記流路は、前記フロートの前記底面に形成され、少なくとも１つの端部が前記側面まで延び、少なくとも一部が前記支持部開口に面している溝である、請求項３に記載のめっき装置。
前記筐体は円錐台状の前記筐体シール面を有し、
前記フロートは円錐台状の前記フロートシール面を有している、請求項３または４に記載のめっき装置。
前記開口部と前記筐体シール面とを有し、前記筐体からとりはずし可能なホルダをさらに有する、請求項３から５のいずれか１項に記載のめっき装置。
めっき液を充填可能なめっき槽を設置する工程と、
該めっき槽の内部に、少なくとも一方に開口部を備えた天板および側板を有し、底面に開口を備え、内部にめっき時の陽極であるアノード電極が取り付けられ、フィルタが該アノード電極の下方に取り付けられたアノードボックスを取り付ける工程と、
該めっき槽の前記アノード電極に対向する位置に、被メッキ物を、めっき時の陰極として設ける工程と、
前記めっき液を前記めっき槽内のアノードボックスに前記フィルタおよび前記開口部を通して充填する、めっき液充填工程と、
前記アノードボックスが前記めっき液で充填された後に前記開口部を閉鎖する開口部閉鎖工程と、
前記開口部を閉鎖後、前記アノード電極と前記被めっき物との間に電圧を印加して、被めっき物にめっき膜を形成する工程とを有するめっき方法。
前記めっき液充填工程は、前記開口部の下方に設けられ、前記めっき液より小さい比重を有するフロートを重力によって下方の位置に維持して該開口部を開けて、前記めっき液を充填する工程を有し、
前記開口部閉鎖工程は、該フロートを浮力によって上昇させて該開口部を閉じる工程を有する、請求項７に記載のめっき方法。
前記フロートは、該フロートの上面の周囲を延びるフロートシール面と、該フロートの底面と側面とを結ぶ流路とを有し、
前記筐体は、該フロートシール面と対向する位置に該フロートシール面と接触して前記開口部を閉じる筐体シール面を、該フロートの底面と対向する位置に該フロートの底部の外周を支持し内側に前記内部空間と連絡する支持部開口を備えたフロート支持部とを有し、
前記めっき液が前記内部空間に充満されたときは、前記フロートシール面は前記筐体シール面と面接触または線接触して、前記開口部を閉鎖して、前記内部空間を外部と遮断し、
前記めっき液が前記内部空間に充満されていないときは、前記フロートシール面は前記筐体シール面と離れ、前記フロートの前記底部外周が前記フロート支持部に支持され、前記流路が前記フロートの前記側方と前記支持部開口とを連絡して、前記内部空間を外部と連絡する、請求項８に記載のめっき方法。