JP3725083B2

JP3725083B2 - メッキ設備における金属イオン供給源の有効保存を可能とする方法

Info

Publication number: JP3725083B2
Application number: JP2002044679A
Authority: JP
Inventors: 欣久村主; 正齊藤
Original assignee: アトーテヒドイッチュラントゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: DE60315422D1; TW200303937A; EP1476590B1; KR20040083096A; EP1476590A1; MY132672A; CA2473054A1; US20050139477A1; DE60315422T2; KR100858503B1; WO2003071010A1; JP2003253497A; TWI263703B; ATE369446T1; CN1636086B; CN1636086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば銅メッキ装置における銅供給源の有効な保存に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気メッキにおいて操作停止中にあっても、メッキ反応を促進しメッキに光沢性をもたらすための添加剤たるブライトナー、例えば4,5-ジチアオクタン-1,8-ジスルホン酸［(SCH_２CH_２CH_２SO_３H)_２］が銅アノード存在下で分解することが一般に知られている（例えばJ. Electroanal. Chem., 338(1992), 167〜177）。
【０００３】
またA.Thies, H.Meyer, J.Helneder, M.Schwerd and T.Gebhart、Advanced Metallization Conference（1999）、６９〜７５頁でも言及されるように銅メッキに際して不溶解性アノードを用いる場合、銅イオン供給のために銅溶解槽を付加的にメッキ装置に備えるようになっている。この銅溶解槽は、銅ボールを入れ、カソード反応である基板上の銅析出量に対応させて銅イオンを当該銅ボールから溶解させるためのものである。
ここでカソード反応は
Cu^２＋＋２ｅ⁻ → Cu^０………（１）
またアノード反応は
Fe^２＋ → Fe^３＋＋ｅ⁻………（２）
である。また、銅溶解槽での銅イオンの補給は次の反応によって行われる。
Cu^０＋２Fe^３＋ → Cu^２＋＋２Fe^２＋……（３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、このような不溶解性アノードを用いたシステムにおける銅溶解槽からの銅イオンは、収容した銅ボールから補給される。しかしながら、実際の銅溶解槽においては、銅ボールが存在するため、上記の最初の文献（J. Electroanal. Chem.）に述べられているとおり、メッキ装置を停止中でもブライトナーが分解する可能性がある。そのため、メッキ装置を再稼動させた場合に、この銅溶解槽内の液がメッキ反応槽に流入し、メッキ装置停止前と同条件のメッキを行うことができなくなるという問題がある。
【０００５】
同様の現象は、溶解性アノードを用いたシステムでも生じ、メッキ装置をいったん停止後に再稼動して運転する場合、装置停止前のメッキ性能を得ることが困難になることが指摘されている（J. Electroanal. Chem., 338(1992), 167〜177）。またメッキ装置停止期間中に生成する分解物が不純物としてメッキ面に悪影響も及ぼす。
【０００６】
そこで本発明は、メッキ装置の運転中断があってもメッキ液を変質させず、メッキ性能を変化させないことを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明によれば、金属イオン供給源に変質を生じさせない溶液を置換用液として収容する貯留槽を付設し、メッキ作業停止中に、メッキ液の少なくとも一部を上記置換用液と置き換えることによって解決される。
【０００８】
不溶解性アノードを有したメッキ設備の場合、金属イオン供給源を含有した槽に上記貯留槽を付設し、メッキ作業終了後に、金属イオン供給源含有槽からメッキ液をすべて排出し、空になった金属イオン供給源含有槽へ貯留槽から置換用液を移し、メッキ作業再開時に置換用液を貯留槽へ戻し、しかる後にメッキ液を金属イオン供給源含有槽へ戻すようにする。
【０００９】
溶解性アノードを有したメッキ設備の場合、メッキ槽に上記貯留槽とメッキ液保存槽とをそれぞれ付設し、メッキ作業終了時に、メッキ液保存槽へメッキ槽からメッキ液を移し、空になったメッキ槽へ貯留槽から置換用液を移し、メッキ作業再開時に置換用液を貯留槽へ戻し、しかる後にメッキ液をメッキ槽へ戻すようにする。
【００１０】
上記置換用液が、メッキ作業停止中に分解反応を起こし得るブライトナーを含有しないメッキ液であれば、好適である。メッキが銅メッキである場合、上記ブライトナーとしては、3-(ベンゾチアゾリル-2-チオ)プロピルスルホン酸及びそのナトリウム塩、3-メルカプトプロパン-1-スルホン酸及びそのナトリウム塩、エチレンジチオジプロピルスルホン酸及びそのナトリウム塩、ビス-(p-スルホフェニル)-ジスルファイド及びその２ナトリウム塩などを挙げることができる。メッキが銅メッキである場合、置換用液を具体的には硫酸銅及び硫酸を含む溶液、硫酸銅、硫酸及び塩素を含む溶液、さらには硫酸溶液とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例示的な実施態様において詳細に説明する。
【００１２】
（例１）
本発明を、不溶解性アノードを用いたメッキ装置に適用した場合の構成を図１に示す。メッキ装置本体であるメッキ槽（図示せず）に付設された銅溶解槽４には、銅ボール５が充填されており、銅溶解槽４と不図示のメッキ槽とは配管２，３を介して連結されていて、それぞれに銅メッキ液が満たされている。銅メッキ液の組成は、例えば銅イオン濃度３５ｇ／リットル、硫酸濃度１８０ｇ／リットル、鉄イオン濃度１２ｇ／リットル、塩素イオン濃度５０ｍｇ／リットルであり、ブライトナー、レベラーなどと称される添加剤も含有している。当該銅メッキ液を、置換用メッキ液と区別するため、以下「実用メッキ液」と表現する。
【００１３】
銅溶解槽４の他に、更に置換用液貯留槽７が設けられており、これら両槽はポンプ６を備えた配管でつながれている。ポンプ６は正逆転可能な構造を有している。置換用液貯留槽７には、置換用メッキ液が収容されている。置換用メッキ液はブライトナーのような添加剤を含有していない液（メッキベース液）である。ただし銅ボールによって分解を起こさない物質や銅表面の変質を生じさせない物質であれば、そのような物質でなる添加剤は置換用メッキ液に含まれていてもよい。添加剤を含有しないメッキベース液を用いる場合、銅表面への添加剤の吸着を少なくでき、メッキを再開した際に銅表面からのメッキ液への放出を抑制することが期待できる。また置換用液として、ブライトナーの他に更に鉄イオンを含まないようなメッキ液を用いたり、硫酸銅を含まないよう、実用メッキ液中の硫酸濃度と同程度の濃度を有した硫酸溶液を用いることも可能である。
【００１４】
メッキ装置を稼動させる場合には、配管２，３におけるバルブ１５，１６を開き、実用メッキ液をメッキ槽と銅溶解槽４の間で循環する。その際、ポンプ６は停止しておき、貯留槽７内の置換用メッキ液を銅溶解槽４へ移動しないようにしている。
【００１５】
メッキ作業を終了して装置を停止する際、配管２，３におけるバルブ１５，１６を閉じ、銅溶解槽４中の実用メッキ液を、配管１を介してメッキ槽若しくは別のタンクへ排出し、銅溶解槽４内をいったん銅ボールのみとする。しかる後、実用メッキ液を排出した銅溶解槽４へ、ポンプ６を稼動して置換用メッキ液を導入する。このように置換用メッキ液を導入するのは、銅ボール表面の乾燥、酸化等の表面状態の変化を防いで、メッキ再開時の特性を安定させるためである。
【００１６】
メッキ装置を再び稼働させるときには、銅溶解槽４中の置換用メッキ液を貯留槽７に排出して銅溶解槽を銅ボールのみとした後、バルブ１５、１６を開けて配管３を介してメッキ槽より実用メッキ液を導入して、メッキ作業を開始する。
【００１７】
（例２）
溶解性アノードを用いたメッキ装置に本発明を適用した場合の構成を図２に示す。カソード（基板）１１と溶解性アノード（含リン銅アノード）１２を備えたメッキ槽１０と、置換用液貯留槽１４と、不図示のメッキ液保存タンクとを基本構成としている。メッキ槽１０と置換用液貯留槽１４とはポンプ１３を備えた配管でつながれており、メッキ槽１０と保存タンクとは配管１５を介して連結可能となっている。ポンプ１３も正逆転可能な構造を有している。メッキ槽１０に満たされた銅メッキ液の組成は、例１のものから鉄イオンを除いたものであり、添加剤の含有も同様である。カソード１１の基板としてはプリント基板や半導体ウエハなどを挙げることができるが、特に限定されるものではない。
【００１８】
メッキ装置を稼動させる場合、ポンプ１３は停止しておき、貯留槽１４内の置換用メッキベース液をメッキ槽１０へ移動しないようにする。メッキ作業を終了して装置を停止する際、メッキ槽１０内の実用銅メッキ液を、配管１５を介して保存タンクへ排出し、メッキ槽１０内をいったん空とする。そして、実用メッキ液を排出したメッキ槽１０へ、ポンプ１３を稼動して置換用メッキベース液を導入する。このように置換用メッキベース液を導入することで、アノード表面に形成されたブラックフィルムの乾燥等の表面状態変化を防ぐことができ、メッキ再開時の特性を安定化できる。
【００１９】
メッキ装置を再び稼動させるときには、メッキ槽１０内の置換用メッキベース液を貯留槽１４に排出してメッキ槽１０を空とした後、配管１を介して保存タンクより実用メッキ液を導入して、メッキ作業を開始する。
【００２０】
なお上記二例とも、メッキ対象物としては、プリント基板、半導体ウエハなど限定されるものではない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、金属イオン供給源に変質を生じさせない溶液を置換用液として収容する貯留槽を付設し、メッキ作業停止中に、メッキ液の少なくとも一部を上記置換用液と置き換えるので、メッキ作業を中断しても中断前後でメッキ性能に変化を生じないようにすることができる。
【００２２】
不溶解性アノードを有したメッキ設備の場合、金属イオン供給源を含有した槽に貯留槽を付設し、また溶解性アノードを有したメッキ設備の場合、メッキ槽に貯留槽とメッキ液保存槽とをそれぞれ付設することで、メッキ作業停止中に、金属イオン供給源であるアノードなどの表面を変質させず、またメッキ液に含有されたブライトナーが分解することでメッキ特性が変わる事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】不溶解性アノードを用いたメッキ装置に本発明を適用する場合の主要構成部分を示す概略図である。
【図２】溶解性アノードを用いたメッキ装置に本発明を適用する場合の主要構成部分を示す概略図である。
【符号の説明】
４銅溶解槽
５銅ボール
６、１３正逆転可能なポンプ
７、１４置換用液貯留槽
１０メッキ槽
１１カソード
１２アノード

Claims

金属イオン供給源に変質を生じさせない溶液を置換用液として収容する貯留槽を付設し、メッキ作業停止中に、メッキ液の少なくとも一部を上記置換用液と置き換えることを特徴とする、メッキ設備における金属イオン供給源の有効保存方法。
不溶解性アノードを有したメッキ設備にして、金属イオン供給源を含有した槽に上記貯留槽を付設し、メッキ作業終了後に、金属イオン供給源含有槽からメッキ液をすべて排出し、空になった金属イオン供給源含有槽へ貯留槽から置換用液を移し、メッキ作業再開時に置換用液を貯留槽へ戻し、しかる後にメッキ液を金属イオン供給源含有槽へ戻すことを特徴とする、請求項１に記載の保存方法。
溶解性アノードを有したメッキ設備にして、メッキ槽に上記貯留槽とメッキ液保存槽とをそれぞれ付設し、メッキ作業終了時に、メッキ液保存槽へメッキ槽からメッキ液を移し、空になったメッキ槽へ貯留槽から置換用液を移し、メッキ作業再開時に置換用液を貯留槽へ戻し、しかる後にメッキ液をメッキ槽へ戻すことを特徴とする、請求項１に記載の保存方法。
上記置換用液が、メッキ作業停止中に分解反応を起こし得るブライトナーを含有しないメッキ液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の保存方法。
上記メッキが銅メッキであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の保存方法。
上記置換用液が、硫酸溶液であることを特徴とする請求項４に記載の保存方法。