JP2018104747A - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】めっきプロセス中において被めっき面近傍に存在するめっき液中の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることが可能なめっき装置及びめっき方法を提供する。【解決手段】めっき装置１は、めっき液２を収容するめっき槽１０と、めっき液２に接する被めっき材５の被めっき面５ａと平行に往復運動してめっき液２を撹拌する少なくとも一本のパドル１１とを備える。パドル１１は、めっき液２を吸引する少なくとも一つのめっき液吸引ノズルを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、めっき装置及びめっき方法に関し、特にめっき液を撹拌するパドルを用いためっき装置及びめっき方法する。

近年、めっき被膜は機能性被膜として電子部品等に幅広く使用されている。例えば、プリント配線基板上の配線パターンの形成には銅めっきや金めっきが用いられている。また、高い記録密度を有するコンピュータ用ハードディスクに使用される薄膜磁気ヘッドの磁極（ポール）には磁性体めっき法によるパーマロイ薄膜が用いられ、薄膜磁気ヘッドのコイルや配線には銅めっきによる薄膜が用いられている。

電解めっき法において生産性を向上させるためにはより大きなめっき電流を供給してめっき成長速度を速くすることが望ましい。しかし、単にめっき電流を大きくするだけでは被めっき面近傍のめっき液中の金属イオンが次々と析出し、被めっき面の沖合からの金属イオンの供給が間に合わなくなるため、めっき成長が促進されないだけでなく、いわゆるめっき焼けによりめっき品質が悪化するという問題がある。

この問題を解決するため、めっきプロセス中に被めっき面近傍のめっき液をパドルで撹拌することが行われている。また、パドルにめっき液供給ノズルを設け、パドルからめっき液を供給しながら撹拌することにより、被めっき面に対して金属イオンを安定的に供給する技術が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平０５−３３１６７９号公報 特開平１０−０８８３９７号公報 特開平１０−３１７１９９号公報 特開２００４−１６２１２９号公報

しかしながら、パドルからめっき液を供給しながら撹拌する従来の方法は、パドルのめっき液供給部から離れるにしたがって金属イオン濃度が低下することにより、被めっき面近傍の金属イオン濃度を高める効果が十分とは言えず、さらなる改善が求められている。また、パドルの移動方向の前方と後方とで金属イオン濃度が異なることにより、被めっき面近傍のめっき液中の金属イオン濃度が被めっき面内で不均一となるという問題もある。

したがって、本発明の目的は、めっきプロセス中において被めっき面近傍に存在するめっき液中の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることが可能なめっき装置及びめっき方法を提供することにある。

本願発明者は、被めっき面近傍のめっき液中の金属イオン濃度を高く且つ均一にする方法について鋭意研究を重ねた結果、めっき液を撹拌するパドルにめっき液回収手段を設け、めっき液を回収しながら攪拌する方法が有効であることを見出した。

本発明はこのような技術的知見に基づくものであり、本発明によるめっき装置は、被めっき材に接するめっき液を収容するめっき槽と、前記被めっき材の被めっき面と平行に往復運動して前記めっき液を撹拌する少なくとも一本のパドルとを備え、前記パドルは、前記めっき液を吸引する少なくとも一つのめっき液吸引ノズルを有することを特徴とする。

本発明によれば、パドルと被めっき面との間に存在するめっき液を回収しながらめっき液を撹拌することができる。したがって、めっきプロセス中に被めっき面近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊して被めっき面近傍の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることができ、電解めっきの生産性とめっき品質の両方を向上させることができる。

本発明において、前記パドルは、往復方向と直交する方向に延在する棒状の部材からなるパドル本体と、前記パドル本体の内部に形成され、前記パドル本体の長手方向に延設された少なくとも一つの第１のめっき液通路とを有し、前記めっき液吸引ノズルは、前記被めっき面と対向する前記パドル本体の底面に形成されており、前記めっき液吸引ノズルが吸引しためっき液は前記第１のめっき液通路を通って回収されることが好ましい。この構成によれば、被めっき面の全幅にわたってめっき液を均一に撹拌することができる。

本発明において、前記めっき液吸引ノズルは、前記パドルの長手方向に延びるスリットノズルであることが好ましい。この構成によれば、被めっき面の全幅にわたってめっき液を均一に回収することができ、被めっき面近傍の金属イオン濃度を均一に向上させることができる。

本発明において、前記パドルは、複数の前記めっき液吸引ノズルを有していてもよい。この構成によれば、めっき液の吸引力を強化して吸引量を増やすことができ、これによりめっき液の撹拌力を高めることができる。

本発明において、前記パドルは、外部から供給される新たなめっき液を前記被めっき面に向けて噴出する少なくとも一つのめっき液噴出ノズルをさらに備えることが好ましい。この構成によれば、被めっき面近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊しながら金属イオンを供給してめっき成長の促進と均一性のさらなる向上を図ることができ、これにより被めっき面近傍のめっき液中の金属イオン濃度をさらに高く且つ均一にすることができる。

本発明において、前記パドルは、往復方向と直交する方向に延在する棒状の部材からなるパドル本体と、前記パドル本体の内部に形成され、前記パドル本体の長手方向に延設された第１及び第２のめっき液通路を含む複数のめっき液通路とを有し、前記めっき液吸引ノズル及び前記めっき液噴出ノズルは、前記被めっき面と対向する前記パドル本体の底面に形成されており、前記めっき液吸引ノズルが吸引した前記めっき液は前記第１のめっき液通路を通って回収され、前記第２のめっき液通路に供給された新たなめっき液は前記めっき液噴出ノズルから前記被めっき面に向けて噴出されることが好ましい。この構成によれば、被めっき面の全幅にわたってめっき液を均一に撹拌することができる。

本発明において、前記めっき液吸引ノズル及び前記めっき液噴出ノズルは、前記パドルの長手方向に延びるスリットノズルであることが好ましい。この構成によれば、被めっき面の全幅にわたってめっき液を均一に回収及び供給することができ、被めっき面近傍の金属イオン濃度を均一に向上させることができる。

本発明において、前記パドルは、複数の前記めっき液吸引ノズルを有してもよく、複数の前記めっき液噴出ノズルを有してもよい。この構成によれば、めっき液吸引ノズルやめっき液噴出ノズル設けることによる効果を高めることができる。

本発明によるめっき装置は、第１及び第２のパドル含む複数の前記パドルを有し、前記第１のパドルは前記めっき液吸引ノズルを有し、前記第２のパドルは前記めっき液噴出ノズルを有することもまた好ましい。この構成によれば、めっき液の撹拌力を高めることができる。

本発明によるめっき装置は、めっきプロセス中に前記めっき液吸引ノズルと前記めっき液噴出ノズルの位置が互いに入れ替わることが好ましい。この場合、前記パドルの移動方向に応じて前記めっき液吸引ノズルと前記めっき液噴出ノズルの位置が互いに入れ替わることが好ましい。この構成によれば、均一なめっき成長を促進させることができる。

本発明において、前記パドルは、前記被めっき材の有効めっきエリアを通り抜けるように前記めっき槽内を往復運動することが好ましい。特に複数のパドルが設けられている場合には、複数の前記パドルの各々が、前記被めっき材の有効めっきエリアを通り抜けるように前記めっき槽内を往復運動することが好ましい。この構成によれば、めっき液の流れを安定化させて不均一なめっき成長を抑制することができる。

また、本発明によるめっき方法は、被めっき材に接するめっき液を収容するめっき槽内にパドルを設け、前記パドルと前記被めっき材の被めっき面との間に存在するめっき液を前記パドルに設けられためっき液吸引ノズルで吸引しながら前記パドルを前記被めっき面と平行に往復運動させて前記めっき液を撹拌することを特徴とする。

本発明によれば、パドルと被めっき面との間に存在するめっき液を回収しながらめっき液を撹拌することができる。したがって、めっきプロセス中に被めっき面近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊して被めっき面近傍の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることができ、電解めっきの生産性とめっき品質の両方を向上させることができる。

本発明によるめっき方法は、前記パドルに設けられためっき液噴出ノズルから前記被めっき面に向けてめっき液を噴出し、且つ、前記パドルと前記被めっき面との間に存在するめっき液を前記めっき液吸引ノズルで吸引しながら、前記パドルを往復運動させて前記めっき液を撹拌することが好ましい。これによれば、被めっき面近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊しながら金属イオンを供給してめっき成長の促進と均一性のさらなる向上を図ることができ、これにより被めっき面近傍の金属イオン濃度をさらに高く且つ均一にすることができる。

本発明によれば、めっきプロセス中において被めっき面近傍に存在するめっき液中の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることが可能なめっき装置及びめっき方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるめっき装置の構成を示す略断面図である。 図２は、図１のめっき装置の平面図である。 図３は、パドル１１の構造を示す図であって、（ａ）は略透過斜視図、（ｂ）は略側面図、（ｃ）は略底面図である。 図４（ａ）〜（ｅ）は、パドル１１の構造のバリエーションについて説明するための略断面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態によるめっき装置の構成を示す図であって、（ａ）パドルの構造を示す略断面図、（ｂ）は動作説明図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態によるめっき装置の構成及び動作を示す図であって、特にパドルの構造及び動作を示す略断面図である。 図７は、比較例１によるめっき処理の結果を示すグラフである。 図８は、比較例２によるめっき処理の結果を示すグラフである。 図９は、実施例１によるめっき処理の結果を示すグラフである。 図１０は、実施例２によるめっき処理の結果を示すグラフである。 図１１は、実施例３によるめっき処理の結果を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるめっき装置の構成を示す略断面図である。また、図２は、図１のめっき装置の平面図である。

図１及び図２に示すように、めっき装置１は、めっき液２を収容するめっき槽１０と、めっき槽１０内のめっき液２を撹拌するパドル１１と、パドル１１の往復動作を駆動するパドル駆動機構１２と、めっき槽１０の底部に設けられ被めっき材５を設置するためのステージ１３と、被めっき材５の被めっき面５ａと対向するようにステージ１３の上方に配置されたアノード電極１４とを備えている。

被めっき材５は例えば基板であり、被めっき材５の被めっき面５ａだけがめっき液２と接触するようにめっき槽１０の底部に配置される。基板は円形のウェーハであってもよく矩形状のパネルであってもよい。基板上に配線パターンをいわゆるセミアディティブ法により形成する場合、絶縁基板上に薄い金属シード層を形成し、金属シード層を配線パターンのネガパターンからなるレジストパターンで覆ったものを被めっき材５として用いる。被めっき面５ａに形成された金属シード層はカソード電極１５に接続され、カソード電極１５は電源１６のマイナス端子に接続される。まためっき液２中のアノード電極１４は電源１６のプラス端子に接続される。

パドル１１は断面形状が例えば三角形である細長い棒状の部材であり、その長手方向がパドル１１の移動方向と直交し且つ被めっき面５ａと平行となるように設けられている。金属イオン希薄層を破壊して被めっき面５ａ近傍の金属イオン濃度を高めるため、被めっき面５ａのできるだけ近くをパドル１１が通過すること好ましい。

パドル１１は、パドル駆動機構１２によって駆動されてめっき槽１０内を移動することによりめっき液２を攪拌する。パドル駆動機構１２は、モータ１２ａと、モータ１２ａの回転運動を直線運動に変換するクランク機構１２ｂと、パドル１１の移動方向を規制するガイドレール１２ｃとを有し、パドル１１はパドル支持アーム１７に支持されながらガイドレール１２ｃに沿って往復運動する。なおパドル駆動機構１２の具体的構成は特に限定されず、種々の構成を採用することができる。

パドル１１は、被めっき面５ａと平行に移動して被めっき面５ａの上方のめっき液２を撹拌する。このとき、パドル１１は、被めっき面５ａの有効めっきエリアの途中で止まったり折り返したりすることなく、有効めっきエリアを完全に通り抜けるようにめっき槽１０内を往復運動することが好ましい。

また、めっき装置１は、めっき液タンク２０と、めっき液タンク２０内のめっき液３をめっき槽１０に供給する第１及び第２供給経路２１Ａ，２１Ｂと、めっき槽１０内のめっき液２を回収する第１及び第２回収経路２１Ｃ，２１Ｄとを備えている。

めっき液タンク２０内で濃度や温度が調整されためっき液３は、ポンプ２３ａ、フィルタ２４ａ、バルブ２５ａ、流量計２６ａを含む第１供給経路２１Ａを通ってめっき槽１０のめっき液供給口１０ａからめっき槽１０内に所定の流量で供給される。まためっき槽１０内のめっき液２はめっき液排出口１０ｂから取り出された後、ポンプ２３ｃ、フィルタ２４ｃ、バルブ２５ｃ、流量計２６ｃを含む第１回収経路２１Ｃを通ってめっき液タンク２０に戻される。

また、めっき液タンク２０内のめっき液３は、ポンプ２３ｂ、フィルタ２４ｂ、バルブ２５ｂ、流量計２６ｂを含む第２供給経路２１Ｂを通ってパドル１１に供給され、パドル１１に設けられためっき液噴出ノズルからめっき槽１０内に所定の流量で供給される。さらに、めっき槽１０内のめっき液２は、パドル１１に設けられためっき液吸引ノズルから吸い込まれた後、ポンプ２３ｄ、フィルタ２４ｄ、バルブ２５ｄ、流量計２６ｄを含む第２回収経路２１Ｄを通ってめっき液タンク２０に戻される。

図３は、パドル１１の構造を示す図であって、（ａ）は略透過斜視図、（ｂ）は略側面図、（ｃ）は略底面図である。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、パドル１１は、断面形状が三角形である細長い棒状のパドル本体３１と、パドル本体３１の内部に形成され、パドル本体３１の長手方向に延びる２本のめっき液通路３２ａ，３２ｂと、被めっき面５ａと対向するパドル本体３１の底面３１ａに形成され、めっき液通路３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続されたスリットノズル３３ａ，３３ｂとを備えている。パドル本体３１の長手方向の両端はパドル支持アーム１７によって支持されている。

パドル本体３１の材料としては例えば耐熱塩化ビニルを用いることができる。本実施形態においてパドル１１の断面形状は三角形であるが、めっき液２を撹拌できる限りにおいて断面形状は特に限定されず、半円形や四角形でもよい。パドル本体３１の長さＬｐは、被めっき材５の有効めっきエリアの幅よりも十分に大きく設定される。パドル本体３１の幅Ｗｐは、パドル１１の撹拌力や機械的強度、パドル本体３１内のめっき液通路の数や大きさ、スリットノズルの数や大きさなどを考慮して適宜設定することができる。

めっき液通路３２ａ、３２ｂはパドル本体３１の長手方向の両端を貫通するように形成された配管であり、その両端はパドル本体３１の両端面から露出している。特に、一方のめっき液通路３２ａの両端は、パドル支持アーム１７内の配管を介してめっき液の第２供給経路２１Ｂに接続されており、他方のめっき液通路３２ｂの両端は、パドル支持アーム１７内の配管を介してめっき液の第２回収経路２１Ｄに接続されている。

スリットノズル３３ａ，３３ｂは、パドル本体３１の長手方向に延びる細長い開口からなる。スリットノズル３３ａ，３３ｂの幅Ｗｓは特に限定されないが、例えば１ｍｍ前後とすることができる。スリットノズル３３ａはめっき液通路３２ａに接続された「めっき液噴出ノズル」であり、第２供給経路２１Ｂからめっき液通路３２ａ内に供給されためっき液は、多数本の矢印で示すようにスリットノズル３３ａから噴出される。またスリットノズル３３ｂはめっき液通路３２ｂに接続された「めっき液吸引ノズル」であり、多数本の矢印で示すようにスリットノズル３３ｂから吸い込まれためっき槽１０内のめっき液は、めっき液通路３２ｂ及び第２回収経路２１Ｄを通って回収される。このように、本実施形態によるパドル１１は、一つのパドル本体３１にめっき液吸引ノズルとめっき液噴出ノズルの両方が設けられたものである。

スリットノズル３３ａ，３３ｂは対応するめっき液通路３２ａ，３２ｂと共にパドル本体３１の長手方向に延設されている。スリットノズル３３ａ，３３ｂの長さＬｓは、めっき液通路３２ａ，３２ｂの長さ（すなわちパドル本体３１の長さＬｐ）よりも短く、且つ、被めっき材５の有効めっきエリアの幅よりも長いことが好ましい。めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルが被めっき材５の有効めっきエリア全体をカバーすることで、被めっき面５ａに対するめっき液の均一な供給と被めっき面５ａ近傍のめっき液の均一な回収を実現することができる。スリットノズル３３ａ，３３ｂの長さＬｓは、被めっき材５全体をカバーしている必要はないが、被めっき材５全体をカバーしている場合には被めっき材５の有効めっきエリア全体を確実にカバーすることができる。スリットノズル３３ａ，３３ｂの幅Ｗｓは、スリットの全長にわたって一定であることは必ずしも必要でなく、スリットノズル３３ａ，３３ｂを通過するめっき液の流量がスリットノズル３３ａ，３３ｂの全長にわたって一定となるようにスリットの幅が変化してもよい。

以上の構成において、めっき槽１０の外部、すなわちめっき液タンク２０から供給される新たなめっき液３は、第２供給経路２１Ｂを介して第１のめっき液通路３２ａの両端に供給され、第１のめっき液通路３２ａを通ってスリットノズル３３ａから噴出される。また、めっき槽１０内のめっき液２は、スリットノズル３３ｂからパドル本体３１内に吸い込まれた後、めっき液通路３２ｂの両端から排出され、第２回収経路２１Ｄを通ってめっき液タンク２０内に回収される。

めっきプロセス中はアノード電極１４とカソード電極１５との間に電圧を印加してめっき電流を流すことにより金属シード層の表面に金属イオンを析出させる。上記のように、めっき液中の金属の析出が速すぎて沖合からの金属イオンの供給が間に合わない場合にはめっき成長を促進させることができないが、本実施形態においてはめっき液の回収と供給を同時に行いながらめっき液２を攪拌するので、被めっき面５ａ近傍のめっき液２中の金属イオン濃度を高めることができ、めっき成長を促進させることができる。

以上説明したように、本実施形態によるめっき装置１は、めっき槽１０内のめっき液２を撹拌するパドル１１にめっき液噴出ノズルのみならずめっき液吸引ノズルを設けたので、金属イオン濃度が低い被めっき面５ａ近傍のめっき液２を回収しながらめっき液２を攪拌することができる。したがって、被めっき面５ａ近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊しながら金属イオンを供給することができ、これによりめっき液中の金属イオン濃度を高く且つ均一にすることができる。

図４（ａ）〜（ｅ）は、パドル１１の構造のバリエーションについて説明するための略断面図である。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すパドルは、３つのスリットノズルを有するものであり、特に（ａ）のパドル１１では中央の１つのスリットノズル３３ａがめっき液噴出ノズルとして機能し、その両側の２つのスリットノズル３３ｂ、３３ｂがめっき液吸引ノズルとして機能するものである。（ｂ）では逆に中央の１つのスリットノズル３３ｂがめっき液吸引ノズルとして機能し、その両側の２つのスリットノズル３３ａ，３３ａがめっき液噴出ノズルとして機能するものである。このように、一本のパドルには３つ以上のスリットノズルが設けられてもよく、２つ以上のめっき液吸引ノズルが設けられてもよく、２つ以上のめっき液噴出ノズルが設けられてもよい。このように、スリットノズルの数を増やすことでめっき液の吸引力／噴出力を強化して吸引量／噴出量を増やすことができ、これによりめっき液の撹拌力を高めることができる。

３つ以上のスリットノズルを設ける場合、めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルは断面視にて左右対称な位置関係となることが好ましい。このようにすることで、金属イオン濃度がパドルの移動方向の影響を受けることを抑えることができる。

図４（ｃ）〜（ｅ）に示すパドルは、一本のパドルにめっき液吸引ノズルとなるスリットノズル３３ｂのみが設けられたものであり、特に図４（ｃ）は一本のパドルに１つのスリットノズル３３ｂが設けられたもの、図４（ｄ）に示すパドルは一本のパドルに２つのスリットノズル３３ｂが設けられたもの、図４（ｅ）に示すパドルは一本のパドルに３つのスリットノズル３３ｂが設けられたものである。すなわち、図４（ｃ）〜（ｅ）のいずれのパドルにもめっき液噴出ノズル（スリットノズル３３ａ）は設けられていない。このように、めっき液噴出ノズルを設けるだけでもめっき液を撹拌する効果を高めることができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態によるめっき装置の構成を示す図であって、（ａ）パドルの構造を示す略断面図、（ｂ）は動作説明図である。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態によるめっき装置の特徴は、二本のパドル１１Ａ，１１Ｂを有しており、一方のパドル１１Ａにはめっき液噴出ノズルとしてのスリットノズル３３ａのみが設けられており、他方のパドル１１Ｂにはめっき液吸引ノズルとしてのスリットノズル３３ｂのみが設けられている点にある。

パドル１１Ａ，１１Ｂは、互いに所定の距離を保ちながら被めっき面５ａと平行に往復運動してめっき液２を撹拌する。このとき、パドル１１Ａ，１１Ｂは、被めっき面５ａの有効めっきエリアの途中で止まったり折り返したりすることなく、有効めっきエリアを完全に通り抜けることが好ましい。すなわち、複数本のパドルを用いる場合にはすべてのパドルが有効めっきエリアを振り切ることが好ましい。

本実施形態によるめっき装置も第１の実施の形態によるめっき装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、めっき液２を撹拌して被めっき面５ａ近傍に発生する金属イオン希薄層を破壊しながら金属イオンを供給してめっき成長の促進と均一性の向上を図ることができ、これにより被めっき面５ａ近傍のめっき液中のイオン濃度を高く且つ均一にすることができる。

図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態によるめっき装置の構成及び動作を示す図であって、特にパドルの構造及び動作を示す略断面図である。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、このめっき装置の特徴は、一本のパドル１１に２つのスリットノズル３３ａ，３３ｂが設けられ、スリットノズル３３ａ、３３ｂの一方をめっき液噴出ノズル、他方をめっき液吸引ノズルとしてそれぞれ機能し、当該機能が適切なタイミングで入れ替わる点にある。すなわち、一方のスリットノズル３３ａがめっき液噴出ノズルからめっき液吸引ノズルに切り替わり、他方のスリットノズル３３ｂがめっき液吸引ノズルからめっき液噴出ノズルに切り替わる。入れ替わりのタイミングは特に限定されず、例えば図示のように、めっき液吸引ノズルとめっき液噴出ノズルの位置がパドルの移動方向に連動して適宜入れ替わってもよく、あるいはめっきプロセスの前半と後半とで入れ替わってもよい。また入れ替え方法も特に限定されず、図示のように切り替え機構３５を用いて配管系統を切り換えてもよく、ポンプによる送り出し方向を切り換えてもよい。

めっき液吸引ノズルとめっき液噴出ノズルの位置を切り換えない場合には、図６（ａ）の矢印で示すパドル１１の往路方向では、例えばめっき液吸引ノズルが進行方向の前方、めっき液噴出ノズルが進行方向の後方に位置することになり、逆に図６（ｂ）の矢印で示す復路方向では、めっき液吸引ノズルが進行方向の後方、噴出ノズルが進行方向の前方に位置することになり、このような位置関係がめっきプロセスの開始から終了まで一貫して変わらないので、パドルの移動方向の前方と後方とで金属イオン濃度が異なる可能性があり、この場合にはめっきパターンの断面形状が非対称になるおそれがある。しかし、パドルの移動方向に連動させてめっき液吸引ノズルとめっき液噴出ノズルの位置を入れ替えた場合には、めっき液噴出ノズルが常に進行方向の前方（又は、常に進行方向の後方）に位置することになるので、めっきパターンの断面形状の対称性を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、パドル１１へのめっき液の供給位置及びパドル１１からのめっき液の回収位置をパドルの長手方向の両端としたが、パドルの長手方向の両端以外の位置から供給及び回収してもよく、供給位置及び回収の数も特に限定されない。ただし、パドルの長手方向の全長にわたってめっき液の吸引量及び噴出量がどこの場所でも一定になるようにすることが望ましい。

また、例えば、パドル本体３１内のめっき液通路３２ａ、３２ｂを単なる中空構造とするだけでなくチタンなどからなる金属チューブを挿入することにより構成してもよく、あるいはスリットノズルの加工精度及びパドル本体３１の強度を確保するためにパドル本体３１の底面３１ａにチタンなどからなる金属プレートを貼り付けることも可能である。

パドルからのめっき液の供給および回収がめっき品質に与える影響を考察するための評価試験を行った。この評価試験では、直径１５０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの略円形のシリコンウェーハの一方の主面（上面）に厚さ１０ｎｍのＣｒ膜及び厚さ５００ｎｍのＣｕ膜が順に成膜されてなる基板を用意し、この基板の主面にライン幅が２０μｍ、スペース幅が４０μｍ、ターン数が１０ターンのスパイラルパターンをＸ方向及びＹ方向にそれぞれ１．５ｍｍごとに配置してなる厚さ７０μｍのレジストパターンを形成した。

次に、このようなレジストパターンが形成された基板からなる被めっき材５のめっき処理を行った。めっき液の組成は、硫酸銅５水和物：１４０ｇ／Ｌ、硫酸：１６０ｇ／Ｌ、塩酸：５０ｍｇ／Ｌとし、市販の硫酸銅めっき液添加剤（供給元の標準量）を添加した。めっき槽１０内のめっき液の温度は３０℃とした。さらに、厚さ５０μｍのＣｕめっき膜が成膜されるようにめっき時間等の処理条件を設定した。

使用しためっき装置は、一本のパドルを用いてめっき液を撹拌するものとし、パドルの断面形状は一辺が２０ｍｍの正三角形とした。

比較例１では、めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルを有しないパドルを用いた。

比較例２では、めっき液吸引ノズルを有しないが、めっき液噴出ノズルを有するパドルを用いた。めっき液噴出ノズルにおけるめっき液の流量は１０Ｌ／ｍｉｎとした。めっき液噴出ノズルはパドルの幅方向の中央に設けられたスリットノズルであり、スリット幅は１ｍｍとした。

実施例１では、めっき液噴出ノズルを有しないが、めっき液吸引ノズルを有するパドルを用いた。めっき液吸引ノズルにおけるめっき液の流量は１０Ｌ／ｍｉｎとした。めっき液吸引ノズルはパドルの幅方向の中央に設けられたスリットノズルであり、スリット幅は１ｍｍとした。

実施例２では、めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルの両方を有するパドルを用いた。めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルにおけるめっき液の流量は共に１０Ｌ／ｍｉｎとした。めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルは共にスリットノズルであり、各スリット幅は１ｍｍとした。２本のスリットノズルは、パドルの幅方向の両端から内側に７ｍｍの位置にそれぞれ設けた。

実施例３は、めっき液の流量を１５Ｌ／ｍｉｎに増やした点以外は実施例２と同一条件とした。

図７〜１１は、比較例１、２及び実施例１〜３のめっき処理結果を示すグラフであり、横軸は電流密度（Ａ／１００ｃｍ^２）、縦軸はパドルを駆動するモータの回転速度（ｒｐｍ）、つまりパドルの移動速度を示すものである。

まず図７に示すように、めっき液噴出ノズル及びめっき液吸引ノズルの両方を有しない比較例１のパドルでは、電流密度が１６Ａ／１００ｃｍ^２までは電流密度の増加に合わせてパドルの移動速度を速くすることにより良好なめっき膜を形成することができた。特に、電流密度が１６Ａ／１００ｃｍ^２のときにはパドルの移動速度を３４ｒｐｍ以上とすることでめっき膜を良好にすることができることが確認できた。しかし、電流密度が１６Ａ／１００ｃｍ^２を超えるとめっき焼けなどの不具合が発生し、パドルの移動速度をこれ以上速くしても良好なめっき膜を形成することはできなかった。

また図８に示すように、めっき液噴出ノズルのみを有し、めっき液吸引ノズルを有しない比較例２のパドルでは、電流密度が１７Ａ／１００ｃｍ^２までは電流密度の増加に合わせてパドルの移動速度を速くすることにより良好なめっき膜を形成することができた。特に、電流密度が１７Ａ／１００ｃｍ^２のときにはパドルの移動速度を４２ｒｐｍ以上とすることでめっき膜を良好にすることができることが確認できた。しかし、電流密度が１７Ａ／１００ｃｍ^２を超えるとめっき焼けなどの不具合が発生し、パドルの移動速度をこれ以上速くしても良好なめっき膜を形成することはできなかった。

また図９に示すように、めっき液吸引ノズルのみを有し、めっき液噴出ノズルを有しない実施例１のパドルでは、電流密度が２０Ａ／１００ｃｍ^２までは電流密度の増加に合わせてパドルの移動速度を速くすることにより良好なめっき膜を形成することができた。特に、電流密度が２０Ａ／１００ｃｍ^２のときにはパドルの移動速度を４８ｒｐｍ以上とすることでめっき膜を良好にすることができることが確認できた。しかし、電流密度が２０Ａ／１００ｃｍ^２を超えるとめっき焼けなどの不具合が発生し、パドルの移動速度をこれ以上速くしても良好なめっき膜を形成することはできなかった。このように、実施例１は比較例１及び２よりも良好な結果となった。

また図１０に示すように、めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルの両方を有する実施例２のパドルでは、電流密度が２２Ａ／１００ｃｍ^２までは電流密度の増加に合わせてパドルの移動速度を速くすることにより良好なめっき膜を形成することができた。特に、電流密度が２２Ａ／１００ｃｍ^２のときにはパドルの移動速度を５８ｒｐｍ以上とすることでめっき膜を良好にすることができることが確認できた。しかし、電流密度が２２Ａ／１００ｃｍ^２を超えるとめっき焼けなどの不具合が発生し、パドルの移動速度をこれ以上速くしても良好なめっき膜を形成することはできなかった。このように、実施例２は実施例１よりも良好な結果となった。

さらに図１１に示すように、めっき液吸引ノズル及びめっき液噴出ノズルの両方の流量を１５Ｌ／ｍｉｎに増加させた実施例３のパドルでは、電流密度が２５Ａ／１００ｃｍ^２までは電流密度の増加に合わせてパドルの移動速度を速くすることにより良好なめっき膜を形成することができ、電流密度が２５Ａ／１００ｃｍ^２のときにはパドルの移動速度を６１ｒｐｍ以上とすることでめっき膜を良好にすることができることが確認できた。しかし、電流密度が２５Ａ／１００ｃｍ^２を超えるとめっき焼けなどの不具合が発生し、パドルの移動速度をこれ以上速くしても良好なめっき膜を形成することはできなかった。このように、実施例３は実施例２よりも良好な結果となった。

以上の結果から、めっき液吸引ノズルを有するパドルを用いることでめっき電流の電流密度を増やして良好なめっき膜を形成可能であることが明らかとなった。

１ めっき装置
２、３ めっき液
５ 被めっき材（基板）
５ａ 被めっき面
１０ めっき槽
１０ａ めっき液供給口
１０ｂ めっき液排出口
１１，１１Ａ，１１Ｂ パドル
１２ パドル駆動機構
１２ａ モータ
１２ｂ クランク機構
１２ｃ ガイドレール
１３ ステージ
１４ アノード電極
１５ カソード電極
１６ 電源
１７ パドル支持アーム
２０ めっき液タンク
２１Ａ 第１供給経路
２１Ｂ 第２供給経路
２１Ｃ 第１回収経路
２１Ｄ 第２回収経路
２３ａ〜２３ｄ ポンプ
２４ａ〜２４ｄ フィルタ
２５ａ〜２５ｄ バルブ
２６ａ〜２６ｄ 流量計
３１ パドル本体
３１ａ パドル本体の底面
３２ａ，３２ｂ めっき液通路
３３ａ，３３ｂ スリットノズル
３５ 切り替え機構

Claims (16)

1. 被めっき材に接するめっき液を収容するめっき槽と、
   前記被めっき材の被めっき面と平行に往復運動して前記めっき液を撹拌する少なくとも一本のパドルとを備え、
   前記パドルは、前記めっき液を吸引する少なくとも一つのめっき液吸引ノズルを有することを特徴とするめっき装置。
2. 前記パドルは、
   往復方向と直交する方向に延在する棒状の部材からなるパドル本体と、
   前記パドル本体の内部に形成され、前記パドル本体の長手方向に延設された少なくとも一つの第１のめっき液通路とを有し、
   前記めっき液吸引ノズルは、前記被めっき面と対向する前記パドル本体の底面に形成されており、
   前記めっき液吸引ノズルが吸引しためっき液は前記第１のめっき液通路を通って回収される、請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記めっき液吸引ノズルは、前記パドルの長手方向に延びるスリットノズルである、請求項２に記載のめっき装置。
4. 前記パドルは、複数の前記めっき液吸引ノズルを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のめっき装置。
5. 前記パドルは、外部から供給される新たなめっき液を前記被めっき面に向けて噴出する少なくとも一つのめっき液噴出ノズルをさらに備える、請求項１に記載のめっき装置。
6. 前記パドルは、
   往復方向と直交する方向に延在する棒状の部材からなるパドル本体と、
   前記パドル本体の内部に形成され、前記パドル本体の長手方向に延設された第１及び第２のめっき液通路を含む複数のめっき液通路とを有し、
   前記めっき液吸引ノズル及び前記めっき液噴出ノズルは、前記被めっき面と対向する前記パドル本体の底面に形成されており、
   前記めっき液吸引ノズルが吸引した前記めっき液は前記第１のめっき液通路を通って回収され、
   前記第２のめっき液通路に供給された新たなめっき液は前記めっき液噴出ノズルから前記被めっき面に向けて噴出される、請求項５に記載のめっき装置。
7. 前記めっき液吸引ノズル及び前記めっき液噴出ノズルは、前記パドルの長手方向に延びるスリットノズルである、請求項６に記載のめっき装置。
8. 前記パドルは、複数の前記めっき液吸引ノズルを有する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載のめっき装置。
9. 前記パドルは、複数の前記めっき液噴出ノズルを有する、請求項５乃至８のいずれか一項に記載のめっき装置。
10. 第１及び第２のパドル含む複数の前記パドルを有し、
    前記第１のパドルは前記めっき液吸引ノズルを有し、
    前記第２のパドルは前記めっき液噴出ノズルを有する、請求項５乃至９のいずれか一項に記載のめっき装置。
11. めっきプロセス中に前記めっき液吸引ノズルと前記めっき液噴出ノズルの位置が互いに入れ替わる、請求項５乃至１０のいずれか一項に記載のめっき装置。
12. 前記パドルの移動方向に応じて前記めっき液吸引ノズルと前記めっき液噴出ノズルの位置が互いに入れ替わる、請求項１１に記載のめっき装置。
13. 前記パドルは、前記被めっき材の有効めっきエリアを通り抜けるように前記めっき槽内を往復運動する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のめっき装置。
14. 複数の前記パドルの各々は、前記被めっき材の有効めっきエリアを通り抜けるように前記めっき槽内を往復運動する、請求項１０に記載のめっき装置。
15. 被めっき材に接するめっき液を収容するめっき槽内にパドルを設け、前記パドルと前記被めっき材の被めっき面との間に存在するめっき液を前記パドルに設けられためっき液吸引ノズルで吸引しながら前記パドルを前記被めっき面と平行に往復運動させて前記めっき液を撹拌することを特徴とするめっき方法。
16. 前記パドルに設けられためっき液噴出ノズルから前記被めっき面に向けてめっき液を噴出し、且つ、前記パドルと前記被めっき面との間に存在するめっき液を前記めっき液吸引ノズルで吸引しながら、前記パドルを往復運動させて前記めっき液を撹拌する、請求項１５に記載のめっき方法。