JP3513130B2 - メッキ装置及びメッキ方法 - Google Patents
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Description
する気泡を除去しながらメッキを行うメッキ処理技術に
関し、特に、メッキ液中の気泡が表面付着すると、メッ
キ性状に大きな影響を生じる被メッキ物を対象とする場
合に、好適なメッキ装置及びメッキ方法に関する。
式メッキ処理が採用されている。湿式メッキ処理は、メ
ッキ液と被メッキ物とを接触させ、メッキ電流を与える
という基本的な構造であればよいので、多様な被メッキ
物に利用され、その装置形態も様々なものが提案されて
いる。
つのタイプに分けられる。その一つは、「浸漬タイプ」
と呼ばれるもので、被メッキ物をメッキ液中に浸漬して
メッキ処理を行うものである。また、被メッキ物を液中
に浸漬することなく、メッキ処理を必要とする表面のみ
をメッキ液に接触させ、そのメッキ液と接触した表面の
みにメッキ処理を行う、「接触タイプ」のものがある。
双方のメッキ装置は、有利な点と不利な点をそれぞれ有
しているため、被メッキ物の形状、種類、メッキ処理を
行う被メッキ物表面、メッキ液種などの色々な条件を考
慮して、最適なタイプのメッキ装置が選択される。
線板などのような板状の被メッキ物の場合、メッキ処理
を行う面が片面であることや、同一形状の被メッキ物を
連続的に取り替えて自動化してメッキ処理を行うことな
どを考慮すると、「接触タイプ」のメッキ装置が採用さ
れることがある。この「接触タイプ」のメッキ装置は、
被メッキ物の交換が容易で、板状被メッキ物のメッキ処
理面が片面である場合に特に好適だからである。
ッキ物のメッキ対象面をメッキ液に接触できる構造であ
ればよい。そのため、メッキ槽の上部開口へメッキ対象
面を下向きにした被メッキ物を載置し、メッキ槽内へメ
ッキ液を供給しメッキ処理を行う、略称すれば「上部載
置型」と呼べるものと、メッキ槽の底部にメッキ対象面
を上向きで被メッキ物を配置し、その被メッキ物の上部
にメッキ液を供給してメッキ処理を行う、略称すれば
「底部配置型」と呼べるものと、がある。
は、被メッキ物をメッキ槽の上部開口に載置するだけで
よいため、被メッキ物の交換が非常に簡単であり、メッ
キ処理の自動化に適しており、ウェハー等の板状被メッ
キ物を大量にメッキ処理する場合に採用されることが多
い。しかし、この「上部載置型」は被メッキ物の下方側
にメッキ液が存在するため、メッキ液中の気泡、即ち、
メッキ処理中にアノードから発生するエアーやメッキ液
中に巻き込まれた空気の泡等が、メッキ対象面に向かっ
て上昇する現象が不可避的に生じる。そのため、均一な
メッキ処理を行うには気泡の除去対策を必要とする。
ッキ物の上方側に存在するので、メッキ液中の気泡は被
メッキ物に影響せず、特に気泡除去対策を行わなくて
も、均一なメッキ処理が可能である。しかし、この「底
部載置型」のメッキ装置は、被メッキ物のメッキ対象面
を上側に向けているため、メッキ液を除去した後であっ
ても、その表面にはメッキ液が大量に付着した状態とな
り、メッキ処理後のメッキ液除去作業が必要となる。ま
た、被メッキ物の交換についても、「上部載置型」に比
較すると、容易に行えないものである。
メッキ装置では、メッキ液の気泡除去や付着メッキ液の
除去、被メッキ物の交換などの課題があり、均一なメッ
キ処理とメッキ処理の容易化とを両立できるメッキ装置
としては、十分に満足したものといえなかった。
プ」として区別される湿式メッキ装置を改善し、メッキ
液の気泡除去や付着メッキ液の除去などの問題を解決す
ることで、メッキ液中の気泡の影響を受けないようにし
て均一なメッキ処理が可能であると共に、被メッキ物の
交換も容易に行えるメッキ処理技術を提供することを目
的とする。
に、本発明は、被メッキ物を載置した際にメッキ液の漏
洩を防止する液シールを備えた開口部と、メッキ液を供
給する液供給部及びメッキ液を排出する液排出部と、載
置された被メッキ物に対向するようになっているアノー
ドと、が備えられたメッキ槽を有するメッキ装置におい
て、メッキ槽は、メッキ槽自体を回動するための回動手
段が設けられたことを特徴とするものとした。
動するための回動手段が備えられているため、「上部載
置型」と同じ状態で、被メッキ物をメッキ槽の開口部に
載置し、その後、メッキ槽を回動することで、「底部配
置型」のように被メッキ物とメッキ液の位置関係を変更
し、メッキ液中の気泡が被メッキ物のメッキ対象面に影
響を与えない状態にしてメッキ処理を行うことが可能と
なる。そして、メッキ処理後は、メッキ槽開口部に載置
された被メッキ物を上側に、メッキ槽が下側にある状
態、即ち、メッキ槽を回動して「上部載置型」と同じ状
態に戻し、被メッキ物の交換をすることができる。
被メッキ物とメッキ液の位置関係、即ち、メッキ槽の開
口部に載置した被メッキ物の姿勢を自由に変化できるよ
うな機構を有するものであればよい。例えば、所定軸を
中心にメッキ槽自体を回動できるものであればよく、よ
り具体的には、メッキ槽を構成する側壁であって、メッ
キ槽縦断面における中心に相当する位置に回動軸を設
け、この回動軸にステッピングモーター等の駆動手段を
連結するようにすればよい。このような単純な構造で、
メッキ槽自体を回動することができる。また、メッキ槽
を保持し、保持した状態でメッキ槽を回動できる、いわ
ゆるロボットアーム型の回動手段や、メッキ槽の底面を
固定する台を備え、その台が反転運動可能とされたよう
な回動手段などを採用することもできる。
の回動動作には、特に制限はなく、メッキ処理を行う際
の回動角度や回動回数は適宜選択できる。メッキ槽の回
動は、例えば、開口部に載置した被メッキ物を立設した
状態になるように、90度回動したり、被メッキ物が反
転した状態、即ち、「底部配置型」と同じ状態となるよ
う180度回動することができる。また、回動動作はメ
ッキ処理中繰り返し行ってもよく、メッキ槽を連続的に
回転運動する状態に回動させながら行っても構わない。
要は、メッキ槽自体を回動することで、メッキ液中の気
泡が、メッキ処理される被メッキ物のメッキ対象面に悪
影響を及ぼさないようにすればよい。
従来行われていた「上部載置型」の気泡除去対策、例え
ば、メッキ液の供給流量を増加してメッキ液を大量に排
出することで気泡を除去する方法や、メッキ槽内にアノ
ードバックや隔膜等を配置して被メッキ物への気泡の影
響を解消するような対応を行わなくて済む。つまり、メ
ッキ液の供給流量も少なくて済み、特別な気泡除去対策
を採らなくても、メッキ液中の気泡の影響を受けないで
メッキ処理が可能となる。さらに、メッキ処理中は、
「底部配置型」のように、気泡の影響を受けない状態で
メッキ処理を行い、処理終了後、「上部載置型」の状態
に戻すことができるので、被メッキ物の交換も容易に行
え、被メッキ物へのメッキ液の付着も低減できるものと
なる。
キ槽に気泡抜き孔を設けることが好ましい。気泡抜き孔
をメッキ槽に設け、この気泡抜き孔が上方位置となるよ
うにメッキ槽を回動し、その状態でメッキ処理を行うよ
うにすると、メッキ液中の気泡は気泡抜き孔に向かって
上昇することになり、メッキ液中から効率的に気泡除去
が可能となる。
槽内に供給されたメッキ液を強制的に撹拌する撹拌手段
を備えるようにすることが好ましい。このようなメッキ
液の撹拌手段を備えておけば、メッキ液を強制撹拌し
て、メッキ金属イオンを被メッキ物のメッキ対象面へ不
足することなく供給できるので、高電流密度で、高速な
メッキ処理を行う場合に非常に好適なものとなる。
給されるメッキ液を強制的に撹拌できるものであれば、
特に構造などの制約はない。例えば、複数のインペラを
有した撹拌手段をメッキ槽内に設けて、被メッキ物の近
傍で回転運動させる構造や、メッキ液を噴射できるよう
なポンプ機構をメッキ槽内に設けて、被メッキ物に向け
てメッキ液を噴射する構造等が採用できる。要は、メッ
キ槽内に供給されたメッキ液が強制的に撹拌されること
で、被メッキ物のメッキ対象面へのメッキ金属イオンの
供給が促進されるようなメッキ液の流動状態を実現でき
ればよいのである。
好ましい実施形態について説明する。図1及び図2は、
本実施形態における回動型メッキ装置の断面概略図(図
1)及び上面概略図(図2)を示したものである。本実
施形態における回動型メッキ装置1は、有底円筒状のメ
ッキ槽2を有し、該メッキ槽2は、ウェハー3を載置す
るための、メッキ液の漏洩防止用シール4が配置された
開口部5が設けられている。そして、メッキ液の液供給
管6と液排出管7とを兼用し、メッキ槽2を、図1で示
す矢印方向へ回動可能とする回動軸8、8がメッキ槽2
の周壁に設けられている。また、図示は省略するが、こ
の回動軸8は回動用モータと連結されている。
れたウェハー3の周辺を押圧して開口部へ固定する、上
下移動可能された押圧手段9が備えられている。また、
メッキ槽2内には、開口部4に載置されたウェハー3と
対向するようにアノード電極10が配置されている。ま
た、ウェハー3は、開口部4に配置されたカソード電極
(図示せず)と接触しており、このカソード電極とアノ
ード電極10は図示せぬメッキ処理用電源に接続されて
いる。さらに、メッキ槽2には、周壁の一部分に、メッ
キ液中の気泡をメッキ槽2外に排出するための気泡抜き
孔11が設けられている。
置されたウェハー3の近傍位置に、複数の撹拌翼12を
立設した円板13からなる液撹拌板14が配置されてい
る。円板13の周縁側は歯車形状とされている。メッキ
槽2には複数のプーリー15が配置されており、このプ
ーリー15と円板13の周縁とを咬合させることで、液
撹拌板14がウェハー3のメッキ対象面に対して平行と
なるようにメッキ槽2内で支持されている。図2に示す
ように、この液撹拌板14は、円板13上に四枚の撹拌
翼12を放射状に立設したものであり、プーリー15の
一つに接続されたベベルギア16と駆動モータ17とに
より、矢印方向に回転するようになっている。尚、この
図2の上面概略図は、メッキ槽2内の構造が判るよう
に、図1で示している押圧手段9及びウェハー3と、プ
ーリー12等の液撹拌板の駆動機構との図示を省略して
いる。
装置1によりメッキ処理を行う手順の一例を説明する。
まず、メッキ槽2の開口部4に、ウェハー3を載置し
て、押圧手段9によりウェハー3を押圧することによ
り、メッキ槽2の開口部4をウェハー3により液密的に
封鎖する。そして、液供給管6からメッキ液をメッキ槽
2内に供給し、液排出管7の排出量を、図示せぬ排出バ
ルブで調整してメッキ槽2内にメッキ液を充満する。こ
れによって、メッキ槽2内のメッキ液とウェハー3のメ
ッキ対象面とが接触する状態となる。
設けられた気泡抜き孔11が上方位置になるように、回
動軸8によってメッキ槽を所定角度回動させて、ウェハ
ー3が立設した姿勢とする。そして、図示せぬメッキ処
理用電源を使用してウェハー3に所定のメッキ電流を供
給し、メッキ処理を行う。このメッキ処理中の際、メッ
キ槽2の開口部4はウェハー3によって液密的に封鎖さ
れた状態であるので、この開口部4からメッキ液は漏れ
出さない。
ノード電極10から発生するエアーや循環供給されるメ
ッキ液に巻き込まれた空気の泡等の気泡18は、気泡抜
き孔11に向かって上昇することになり、ウェハー3の
メッキ処理面には到達しない。また、液撹拌板14を回
転させることにより、ウェハー3のメッキ対象面近傍の
メッキ液を強制的に撹拌して、メッキ金属イオンの供給
を促進する。
2を回動することで、図1のように、ウェハー3が水平
となる姿勢に戻し、メッキ処理済みのウェハー3を開口
部4から取り外す。
1を一箇所に設けた場合を例にして説明しているが、複
数箇所に設けてもよい。また、気泡抜き孔を設けない場
合では、例えば、液排出管7が上方位置となるようにメ
ッキ槽を回動しておけば、メッキ液中の気泡は液排出管
に向かって上昇することになり、排出されるメッキ液と
共にメッキ槽外部に排出できる。さらに、メッキ槽の回
動角度についても、図2では約90度回動の場合を示し
たが、180度の回動をすれば、「底部配置型」のメッ
キ装置になり、被メッキ物のメッキ対象面への気泡によ
る悪影響をほぼ完全に解消することができる。つまり、
回動角度に関しては、効率的な気泡除去が行えるような
角度を自由に選択することができる。
いて、シード金属膜として銅を0.1μm厚被覆したS
iウェハー(直径8インチ、厚さ0.5mm)に対し
て、φ125μm、高さ100μmの銅バンプ(約6万
個)を形成するメッキ処理を行った。メッキ液は、硫酸
銅系メッキ液を使用し、銅の電解メッキ処理により銅バ
ンプ形成を行った。その結果、ウェハー表面に形成され
た銅バンプは気泡の影響によるバンプ形状不良やボイド
等の欠陥は全くない状態であった。また、ウェハーのメ
ッキ対象面全面において、均一な形状の銅バンプが形成
されていた。
交換も容易に行え、従来の「底部配置型」のメッキ装置
と比べ、ウェハーのメッキ処理された面に付着したメッ
キ液も少なく、簡単な洗浄処理を行うことで、後工程に
搬送できるものであった。また、10A/dm2という
高い電流密度で銅バンプを形成しても、欠陥のない均一
な形状の銅バンプを形成するメッキ処理が行えた。
中の気泡によるメッキ処理への悪影響を与えない状態で
メッキ処理を行うことが可能となるとともに、メッキ処
理後は、メッキ槽開口部に載置された被メッキ物の交換
が容易に可能となる。
略図。
略図。
槽を回動した状態の断面概略図。
Claims (6)
- 【請求項1】 被メッキ物を載置した際にメッキ液の漏
洩を防止する液シールを備えた開口部と、メッキ液を供
給する液供給部及びメッキ液を排出する液排出部と、載
置された被メッキ物に対向するようになっているアノー
ドと、が備えられたメッキ槽を有するメッキ装置におい
て、 メッキ槽は、メッキ槽自体を回動するための回動手段が
設けられたことを特徴とするメッキ装置。 - 【請求項2】 メッキ液中の気泡を排出するための気泡
抜き孔がメッキ槽に設けられたものである請求項1に記
載のメッキ装置。 - 【請求項3】 メッキ槽は、供給されたメッキ液を強制
的に撹拌する撹拌手段を備えたものである請求項1又は
請求項2に記載のメッキ装置。 - 【請求項4】 メッキ槽の開口部に被メッキ物を載置し
て、被メッキ物により開口部を液密的に封鎖し、メッキ
液を供給してメッキ槽内をメッキ液で充満することでメ
ッキ液と被メッキ物とを接触させ、メッキ槽内に設けら
れたアノードと被メッキ物とを用いて被メッキ物表面に
メッキ処理を行うメッキ方法において、 メッキ槽を回動して、開口部に載置された被メッキ物の
姿勢を変化させてメッキ処理することを特徴とするメッ
キ方法。 - 【請求項5】 メッキ槽に気泡抜き孔を設け、メッキ槽
を回動して、メッキ液中の気泡が上昇して気泡抜き孔に
集中するようにしてメッキ処理するものである請求項4
に記載のメッキ方法。 - 【請求項6】 メッキ槽内に備えられた撹拌手段によ
り、メッキ槽に供給されたメッキ液を強制的に撹拌しな
がらメッキ処理するものである請求項4又は請求項5に
記載のメッキ方法。
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