JP6877070B2 - めっき装置及びめっきシステム - Google Patents
めっき装置及びめっきシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6877070B2 JP6877070B2 JP2020506005A JP2020506005A JP6877070B2 JP 6877070 B2 JP6877070 B2 JP 6877070B2 JP 2020506005 A JP2020506005 A JP 2020506005A JP 2020506005 A JP2020506005 A JP 2020506005A JP 6877070 B2 JP6877070 B2 JP 6877070B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plating
- current
- cathodes
- cathode
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims description 262
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 41
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 24
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/02—Tanks; Installations therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
- C25D17/12—Shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4161—Systems measuring the voltage and using a constant current supply, e.g. chronopotentiometry
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
図1(a)に示すように、本発明の第一の実施形態に係る第一のめっき装置1Aは、一対の陰極13AX,13AYに対して同時にめっきを行い、均一電着性、より詳細にはミクロスローイングパワーを評価するハーリングセル試験を行うためのめっき試験器である。第一のめっき装置1Aは、例えば定電流電解及び定電圧電解のいずれか(本実施形態では、一対の第一の陰極13AX,13AYに流れる電流の合計が一定値(一定電流)の定電流で、かつ、定電圧電解)によってめっきを行う。第一のめっき装置1Aは、第一のめっき槽11Aと、第一の陽極12Aと、一対の第一の陰極13A(13AX,13AY)と、第一のめっき電源(整流器)14Aと、第一の回路部20Aと、制御部31と、操作部32と、表示部33と、を備える。
第一のめっき槽11A内には、めっき浴2が貯留される。めっき浴2としては、硫酸銅めっき(一般浴、ハイスロー浴)等が挙げられる。
第一の陽極12Aは、第一のめっき槽11A内の一対の第一の陰極13AX,13AY間でめっき浴2に浸かるように設けられる金属板である。
一対の第一の陰極13AX,13AYは、互いに離間しており、第一のめっき槽11A内において第一の陽極12Aと対向する状態でめっき浴2に浸かるように設けられる金属板である。本実施形態において、第一のめっき装置1Aは、絶縁性材料によって形成されている基材3と、基材3の一面上に設けられている一方の第一の陰極13AXと、絶縁性材料によって形成されて基材3とともに一方の第一の陰極を挟み込む基材4と、基材4の一面上に設けられている他方の第二の陰極13AYと、を備える。基材4及び他方の第二の陰極13AYには、円筒形状を呈する複数の穴部5が形成されている。一方の第一の陰極13AXは、穴部5の底面を構成する。また、基材3,4及び一対の第一の陰極13AX,13AYによって構成される構造体は、穴部5の開口が第一の陽極12Aに向く姿勢でめっき浴2内に設けられる。
第一のめっき電源(整流器)14Aは、一対の第一の陰極13AX,13AYにめっき電流を供給する。第一のめっき電源14Aは、第一の回路部20Aを介して第一の陽極12A及び一対の第一の陰極13AX,13AYと電気的に接続されており、一対の第一の陰極13AX,13AYにめっきを析出させるためのめっき電流を流す直流電源である。本実施形態において、第一のめっき電源14Aは、定電流電源であり、第一の陰極13AXに流れる電流と第一の陰極13AYに流れる電流との合計値を一定にする。
第一の回路部20Aは、第一の陽極12A、一対の第一の陰極13AX,13AY及び第一のめっき電源14Aとともに電気回路を構成する。第一の回路部20Aは、第一のフィードバック回路21Aと、第一の電流計測回路22Aと、第一の電圧計測回路23Aと、を備える。
第一のフィードバック回路21Aは、第一の陽極12A及び第一の陰極13AX,13AYの電圧(電位)に基づいて、一対の第一の陰極13AX,13AYの一方の電位を他方の電位に一致させるようにフィードバック制御を行う。換言すると、第一のフィードバック回路21は、第一の陽極12A及び第一の陰極13AX,13AYの電圧(電位)に基づいて、第一の陽極12Aと第一の陰極13AXとの間の電位差と、第一の陽極12Aと第一の陰極13AYとの間の電位差と、を一致させるようにフィードバック制御を行う。かかるフィードバック制御は、第一の陰極13AXに流れる電流と第一の陰極13AYに流れる電流との合計値が一定に維持された定電流の状態で行われる。なお、かかる定電流の状態は、第一のめっき電源14Aの性能によって実現されてもよく、第一の回路部20Aの回路構成によって実現されてもよい。また、第一のフィードバック回路21Aは省略可能である。
第一の電流計測回路22Aは、一対の第一の陰極13AX,13AYのそれぞれに流れる電流値を計測し、計測された電流値を制御部31へ出力する。かかる電流値は、穴部5がめっき皮膜によって充填されて第一の陰極13AX,13AYが電気的に接続された場合に互いに近づく。すなわち、かかる電流値及びその経時変化(めっき開始から互いに近づくまでの時間)が、めっき浴2のミクロスローイングパワーを示すパラメータの一つである。
第一の電圧計測回路23Aは、一対の第一の陰極13AX,13AYの電位すなわち電圧値を計測し、計測された電圧値を制御部31へ出力する。なお、電圧値の計測が不要な場合には、第一の電圧計測回路23Aは省略可能である。かかる電圧値は、第一のフィードバック回路21Aによるフィードバック制御が行われない場合において、穴部5がめっき皮膜によって充填されて第一の陰極13AX,13AYが電気的に接続された場合に互いに近づく。すなわち、かかる電圧値及びその経時変化(めっき開始から互いに近づくまでの時間)が、めっき浴2のミクロスローイングパワーを示すパラメータの一つである。
制御部31は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力回路等によって構成されている。制御部31は、第一の電流計測回路22Aによって計測された一対の第一の陰極13AX,13AYの電流値を取得し、表示部33へ出力する。また、制御部31は、第一の電圧計測回路23Aによって計測された一対の第一の陰極13AX,13AYの電圧値を取得し、表示部33へ出力する。
A=I・t・M/(z・F)
ここで、ファラデー係数Fは、制御部31に予め記憶されている。電流Iは、第二の電流計測回路22Aによって計測されている。通電時間tは、制御部31によって計測されている。原子量M及びイオン価数zは、利用者による操作部32の操作によって制御部31に入力されているか、利用者による操作部32の操作によって、予め制御部31に記憶された値から選択されている。
操作部32は、キーボード、マウス等によって構成されている。操作部32は、利用者による操作結果を制御部31へ出力する。
表示部33は、モニタによって構成されている。表示部33は、制御部31から出力された電流値、電圧値等の経時変化をグラフ表示する。
図2は、第一のめっき槽11A内の構成すなわち第一の陽極12A及び一対の第一の陰極13AX,13AYを、第一の陽極12A及び第一の陰極13AXによって構成される抵抗15AXと、第一の陽極12A及び第一の陰極13AYによって構成される抵抗15AYと、に模して記載した回路図である。図2に示すように、本発明の第一の実施形態に係る第一のめっき装置1Aは、一対の第一の陰極13AX,13AYに流れる電流の合計が一定値(一定電流)に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。めっき装置1Aは、電気回路として、第一のめっき電源14Aと、一対の抵抗15AX,15AYと、一対の電流計22AX,22AYと、第一のフィードバック回路21Aと、定電圧回路24Aと、を備える。かかる回路において、抵抗15AX、電流計22AX及び定電圧回路24Aは、直列に接続されており、抵抗15AY、電流計22AY及び第一のフィードバック回路21Aは、直列に接続されている。また、抵抗15AX、電流計22AX及び定電圧回路24Aの組み合わせと、抵抗15AY、電流計22AY及び第一のフィードバック回路21Aの組み合わせとは、第一のめっき電源14Aに対して互いに並列に設けられている。
本実施形態において、第一のめっき電源14Aの正極は、第一の陽極12Aと電気的に接続されており、第一のめっき電源14Aの負極は、一対の第一の陰極13AX,13AYと電気的に接続されている。
抵抗15AXは、第一の陽極12Aと第一の陰極13AXとの間の電位差を表すセル抵抗である。抵抗15AYは、第一の陽極12Aと第一の陰極13AYとの間の電位差を表すセル抵抗である。
第一の電流計測回路22Aの一つである電流計22AXは、抵抗15AXすなわち第一の陰極13AXに流れる電流値を計測する。第一の電流計測回路22Aの一つである電流計22AYは、抵抗15AYすなわち第一の陰極13AYに流れる電流値を計測する。
第一のフィードバック回路21Aは、基準となる第一の陰極13AXの電位に第一の陰極13AYの電位を一致させる(第一の陰極13AXと第一の陰極13AYとの間の電位差をゼロとする)制御を行う。第一のフィードバック回路21Aは、図示したFET(Field Effect Transistor)に限定されず、バイポーラトランジスタ、半導体素子等によっても具現化可能である。
第一の回路部20Aの一つである定電圧回路24Aは、第一の陰極13AYの電位を第一のフィードバック回路21Aの制御可能な電圧範囲に入れるために、第一の陰極13AXの電位を高くするための回路である。なお、第一のめっき装置1Aは、定電圧回路24Aに代えて、当該定電圧回路24Aと同様の作用効果を奏するダイオード又は抵抗を備える構成であってもよい。
本発明の第一の実施形態に係る第一のめっき装置1Aの回路図の別例について、前記した一例との相違点を中心に説明する。図3に示すように、本発明の第一の実施形態に係る第一のめっき装置1Aは、一対の第一の陰極13AX,13AYに流れる電流の合計が一定値(一定電流)に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。図3に示す第一のめっき装置1Aは、電気回路として、定電圧回路24Aに代えて、補助電源25Aを備える。
第一の回路部20Aの一つである補助電源(整流器)25Aは、第一の陰極13AYに対してめっき電流を供給する直流電源である。本実施形態において、補助電源25Aは、定電流電源であり、第一のめっき電源14A及び補助電源25Aの組み合わせは、第一の陰極13AXに流れる電流と第一の陰極13AYに流れる電流との合計値を一定にする。補助電極25Aの正極は、第一の陽極12Aと電気的に接続されており、負極は、第一の陰極13AYと電気的に接続されている。
また、第一のめっき装置1Aは、電流計22AX,22AYの影響を排除したハーリングセル試験を行うことができる。
続いて、本発明の第二の実施形態に係るめっきシステムについて、第一の実施形態に係る第一のめっき装置1Aとの相違点を中心に説明する。図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係るめっきシステムMSは、第二のめっき装置1Bとして、第二のめっき槽11Bと、第二の陽極12Bと、一対の第二の陰極13B(13BX,13BY)と、第二のめっき電源(整流器)14Bと、第二の回路部20Bと、を備える。制御部31、操作部32及び表示部33は、第一のめっき装置1Aと共用化されている。
第二のめっき槽11B内には、第一のめっき槽11Aと同種のめっき浴2が貯留される。めっき浴2としては、硫酸銅めっき(一般浴、ハイスロー浴)等が挙げられる。
第二の陽極12Bは、第二のめっき槽11B内の一対の第二の陰極13BX,13BY間でめっき浴2に浸かるように設けられる金属板である。第二の陽極12Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYとの距離を変更可能である。すなわち、第二の陽極12Bは、一対の第二の陰極13BX,13BY間において、一方の第二の陰極13BXに近づけたり(すなわち、他方の第二の陰極13BYから遠ざけたり)、他方の陰極13BYに近づけたり(すなわち、一方の第二の陰極13BXから遠ざけたり)することができる。
一対の第二の陰極13BX,13BYは、互いに離間しており、第二のめっき槽11B内において第二の陽極12Bを間に挟んだ状態でめっき浴2に浸かるように設けられる金属板である。なお、第二の陰極13BX,13BYの少なくとも一方は、実際にめっきが施された加工品となる金属製のめっき対象物であってもよい。
第二のめっき電源(整流器)14Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYにめっき電流を供給する。第二のめっき電源14Bは、第二の回路部20Bを介して第二の陽極12B及び一対の第二の陰極13BX,13BYと電気的に接続されており、一対の第二の陰極13BX,13BYにめっきを析出させるためのめっき電流を流す直流電源である。本実施形態において、第二のめっき電源14Bは、定電流電源であり、第二の陰極13BXに流れる電流と第二の陰極13BYに流れる電流との合計値を一定にする。
第二の回路部20Bは、第二の陽極12B、一対の第二の陰極13BX,13BY及び第二のめっき電源14Bとともに電気回路を構成する。第二の回路部20Bは、第二のフィードバック回路21Bと、第二の電流計測回路22Bと、第二の電圧計測回路23Bと、を備える。
第二のフィードバック回路21Bは、第二の陽極12B及び第二の陰極13BX,13BYの電圧(電位)に基づいて、一対の第二の陰極13BX,13BYの一方の電位を他方の電位に一致させるようにフィードバック制御を行う。換言すると、第二のフィードバック回路21Bは、第二の陽極12B及び第二の陰極13BX,13BYの電圧(電位)に基づいて、第二の陽極12Bと第二の陰極13BXとの間の電位差と、第二の陽極12Bと第二の陰極13BYとの間の電位差と、を一致させるようにフィードバック制御を行う。かかるフィードバック制御は、第二の陰極13BXに流れる電流と第二の陰極13BYに流れる電流との合計値が一定に維持された定電流の状態で行われる。なお、かかる定電流の状態は、第二のめっき電源14Bの性能によって実現されてもよく、第二の回路部20Bの回路構成によって実現されてもよい。
第二の電流計測回路22Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYのそれぞれに流れる電流値を計測し、計測された電流値を制御部31へ出力する。
第二の電圧計測回路23Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYの電位すなわち電圧値を計測し、計測された電圧値を制御部31へ出力する。なお、電圧値の計測が不要な場合には、第二の電圧計測回路23Bは省略可能である。
制御部31は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力回路等によって構成されている。制御部31は、操作部32から出力された第二の陽極12Bと一対の第二の陰極13BX,13BYとの距離(又はその比)を、実際の試験前に予め記憶している。または、制御部31は、各種パラメータの算出前に、操作部32から出力された第二の陽極12Bと一対の第二の陰極13BX,13BYとの距離(又はその比)を取得し、取得された距離(又はその比)に基づいて各種パラメータを算出する。また、制御部31は、第二の電流計測回路22Bによって計測された一対の第二の陰極13BX,13BYの電流値を取得し、表示部33へ出力する。また、制御部31は、第二の電圧計測回路23Bによって計測された一対の第二の陰極13BX,13BYの電圧値を取得し、表示部33へ出力する。
A=I・t・M/(z・F)
ここで、ファラデー係数Fは、制御部31に予め記憶されている。電流Iは、第二の電流計測回路22Bによって計測されている。通電時間tは、制御部31によって計測されている。原子量M及びイオン価数zは、利用者による操作部32の操作によって制御部31に入力されているか、利用者による操作部32の操作によって、予め制御部31に記憶された値から選択されている。
TA={(d2/d1)−(A1/A2)}/{(d2/d1)+(A1/A2)−2}×100
ここで、推定析出量A1,A2は、前記した電流値と実際の析出量(事前実験での実測析出量)との関係性を用いて算出されている。極間距離d1,d2は、第二のめっき槽11Bに設けられた目盛(距離比を示す目盛、又は、単に距離を示すメジャー。図示せず)を見た利用者による操作部32の操作によって制御部31に入力されているか、利用者による操作部32の操作によって、予め制御部31に記憶された値から選択されている。
TB={(d2/d1)−(I1/I2)}/{(d2/d1)+(I1/I2)−2}×100
ここで、電流値I1,I2は、第二の電流計測回路22Bによって計測されている。
電流効率[%]=(推定析出量/理論析出量)×100
電流効率としては、第二の陰極13BX,13BYの合計析出量に基づく総合的な電流効率に加え、各第二の陰極13BX,13BYごとの電流効率も算出可能である。
この場合には、制御部31は、操作部32から出力された実測析出量を取得し、取得された実測析出量と、算出された理論析出量と、に基づいて、電流効率を算出し、表示部33へ出力することができる。
電流効率[%]=(実測析出量/理論析出量)×100
かかる電流効率は、一対の第二の陰極13BX,13BYの全体の析出量に関して算出されてもよく、第二の陰極13BX,13BYごとの個別の析出量に関して算出されてもよい。
一対の第二の陰極13BX,13BYの平均電流密度[A/m2]=(IX+IY)/(SX+SY)
第二の陰極13BXの電流密度[A/m2]=IX/SX
第二の陰極13BYの電流密度[A/m2]=IY/SY
ここで、第二の陰極13BX,13BYの有効表面積SX,SYは、予め制御部31に記憶されているか、電流密度の算出前に利用者による操作部32の操作によって制御部31に入力される。本実施形態では、第二の陰極13BX,13BYは、同一形状に形成されており、有効表面積SX及び有効表面積SYは、同一の値に設定されている。なお、本発明は、第二の陰極13BX,13BYがそれぞれ異なる形状に形成されていたり、有効表面積SX及び有効表面積SYが異なる値に設定されていたりする場合にも適用可能である。
例えば、操作部32は、利用者による操作に基づいて、第二の陽極12Bと一対の第二の陰極13BX,13BYとのそれぞれの距離(又は距離の比)を制御部31へ出力する。
図5は、第二のめっき槽11B内の構成すなわち第二の陽極12B及び一対の第二の陰極13BX,13BYを、第二の陽極12B及び第二の陰極13BXによって構成される抵抗15BXと、第二の陽極12B及び第二の陰極13BYによって構成される抵抗15BYと、に模して記載した回路図である。図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係る第二のめっき装置1Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYに流れる電流の合計が一定値(一定電流)に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。めっき装置1Bは、電気回路として、第二のめっき電源14Bと、一対の抵抗15BX,15BYと、一対の電流計22BX,22BYと、第二のフィードバック回路21Bと、定電圧回路24Bと、を備える。かかる回路において、抵抗15BX、電流計22BX及び定電圧回路24Bは、直列に接続されており、抵抗15BY、電流計22BY及び第二のフィードバック回路21Bは、直列に接続されている。また、抵抗15BX、電流計22BX及び定電圧回路24Bの組み合わせと、抵抗15BY、電流計22BY及び第二のフィードバック回路21Bの組み合わせとは、第二のめっき電源14Bに対して互いに並列に設けられている。
本実施形態において、第二のめっき電源14Bの正極は、第二の陽極12Bと電気的に接続されており、第二のめっき電源14Bの負極は、一対の第二の陰極13BX,13BYと電気的に接続されている。
抵抗15BXは、第二の陽極12Bと第二の陰極13BXとの間の電位差を表すセル抵抗である。抵抗15BYは、第二の陽極12Bと第二の陰極13BYとの間の電位差を表すセル抵抗である。
第二の電流計測回路22Bの一つである電流計22BXは、抵抗15BXすなわち第二の陰極13BXに流れる電流値を計測する。第二の電流計測回路22Bの一つである電流計22BYは、抵抗15BYすなわち第二の陰極13BYに流れる電流値を計測する。
第二のフィードバック回路21Bは、基準となる第二の陰極13BXの電位に第二の陰極13BYの電位を一致させる(第二の陰極13BXと第二の陰極13BYとの間の電位差をゼロとする)制御を行う。第二のフィードバック回路21Bは、図示したFET(Field Effect Transistor)に限定されず、バイポーラトランジスタ、半導体素子等によっても具現化可能である。
第二の回路部20Bの一つである定電圧回路24Bは、第二の陰極13BYの電位を第二のフィードバック回路21Bの制御可能な電圧範囲に入れるために、第二の陰極13BXの電位を高くするための回路である。なお、第二のめっき装置1Bは、定電圧回路24Bに代えて、当該定電圧回路24Bと同様の作用効果を奏するダイオード又は抵抗を備える構成であってもよい。
本発明の第二の実施形態に係る第二のめっき装置1Bの回路図の別例について、前記した一例との相違点を中心に説明する。図6に示すように、本発明の第二の実施形態に係る第二のめっき装置1Bは、一対の第二の陰極13BX,13BYに流れる電流の合計が一定値(一定電流)に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。図5に示す第二のめっき装置1Bは、電気回路として、定電圧回路24Bに代えて、補助電源25Bを備える。
第二の回路部20Bの一つである補助電源(整流器)25Bは、第二の陰極13BYに対してめっき電流を供給する直流電源である。本実施形態において、補助電源25Bは、定電流電源であり、第二のめっき電源14B及び補助電源25Bの組み合わせは、第二の陰極13BXに流れる電流と第二の陰極13BYに流れる電流との合計値を一定にする。補助電極25Bの正極は、第二の陽極12Bと電気的に接続されており、負極は、第二の陰極13BYと電気的に接続されている。
また、第二のめっき装置1Bを備えるめっきシステムMSは、第二の陰極13BX,13BYに流れる電流の合計値が一定に維持された状態において第二のフィードバック回路21Bが第二の陰極13BX,13BYの電位を一致させるので、配線抵抗、接触抵抗等といった回路中に入り得る抵抗成分の影響を排除し、本来の二次電流配分によるハーリングセル試験を行うことができる。
また、第二のめっき装置1Bを備えるめっきシステムMSは、本来の二次電流配分に基づいて、再現性及び信頼性の高いめっきの析出量及び(電流密度、より詳細には、一対の第二の陰極13BX,13BYの平均電流密度ごとの)均一電着指数TBを測定することができる。
また、第二のめっき装置1Bを備えるめっきシステムMSは、電流計22BX,22BYの影響を排除したハーリングセル試験を行うことができる。
また、第二のめっき装置1Bを備えるめっきシステムMSは、電流計22BX,22BYの計測結果を用いることによって、第二の陰極13BX,13BYに流れる電流の電流配分比(I1:I2、I1/I2等)を正確に算出することができる。
また、第二のめっき装置1Bを備えるめっきシステムMSの利用者は、めっきシステムMSによって算出された第二の陰極13BX,13BYにおけるめっきの推定析出量及び理論析出量に基づいて、第二の陰極13BX,13BYの(電流密度、より詳細には、一対の第二の陰極13BX,13BYの平均電流密度、又は、各第二の陰極13BX,13BYの個別の電流密度ごとの)電流効率(すなわち、一対の第二の陰極13BX,13BY全体又は個別の陰極電流効率)を知ることができる。
電流配分比、電流効率及び均一電着指数TBはめっき浴2の組成によって大きく変わるため、利用者は、電流配分比、電流効率及び均一電着指数TBの経時変化を調べることによって、めっき浴2の特性及び状態の経時変化を知ることができる。
第一のめっき装置1A(図1参照)から第一のフィードバック回路21Aを省略した装置を用いて、銅めっき添加剤無し、空気撹拌無しで実施した。図7に示すように、電位補正を行わなかった場合には、めっき開始後1400[秒]付近において、一対の第一の陰極13AX,13AYの電圧値及び電流値が略一致するようになった。これは、第一の陰極13AX上で成長した銅めっきが、穴部5を埋めて第一の陰極13AYと電気的に接続されたためである。
第一のめっき装置1A(図2参照)を用いて、銅めっきを添加剤無し、空気撹拌ありで実施した。図8に示すように、第一のフィードバック回路21Aによる電位補正を行った場合には、めっき開始後1000[秒]付近において、一対の第一の陰極13AX,13AYの電流値が近づいた。これは、第一の陰極13AX上で成長した銅めっきが、穴部5を埋めて第一の陰極13AYと電気的に接続されたためである。
第二のめっき装置1B(図4参照)を用いて、硫酸銅めっきを一般浴、添加剤無しで実施した。電気回路における全電流を1.2[A]、極間距離比(第二の陽極12Bと第二の陰極13BXとの距離:第二の陽極12Bと第二の陰極13BYとの距離)を1:5に設定した。第二のめっき装置1B(図4参照)において第二のフィードバック回路21Bによる電位補正を行わなかった場合(比較例)の第二の陰極13BX,13BYの電流値及び電圧値の経時変化を図9(a)に示し、第二のめっき装置1Bにおいて第二のフィードバック回路21Bによる電位補正を行った場合(実施例)の第二の陰極13BX,13BYの電流値及び電圧値の経時変化を図9(b)に示す。
第二のめっき装置1B(図4参照)を用いて、硫酸銅めっきを添加剤無しで実施した。電気回路における全電流を1.2[A]、極間距離比を1:5に設定した。第二のフィードバック回路21Bによる電位補正を行い、一般浴及びハイスロー浴のそれぞれでめっきを行った。かかる場合における電流配分比の経時変化を図10(a)に示し、電解電圧の経時変化を図10(b)に示す。
1B 第二のめっき装置
2 めっき浴
4 基材(絶縁性基材)
5 穴部
11A 第一のめっき槽(めっき槽)
11B 第二のめっき槽
12A 第一の陽極(陽極)
12B 第二の陽極
13A,13AX,13AY 第一の陰極(陰極)
13B,13BX,13BY 第二の陰極
14A 第一のめっき電源(めっき電源)
14B 第二のめっき電源
21A 第一のフィードバック回路(フィードバック回路)
21B 第二のフィードバック回路
22A 第一の電流計測回路(電流計測部)
22B 第二の電流計測回路(第二の電流計測部)
Claims (4)
- めっき槽内に設けられる陽極と、
前記めっき槽内に設けられており、穴部を有する絶縁性基材と、
前記穴部の底部と、前記絶縁性基材における前記穴部の開口側の面と、にそれぞれ設けられる一対の陰極と、
前記陽極と前記一対の陰極との間に電流を流すためのめっき電源と、
前記一対の陰極のそれぞれに流れる電流値を計測する電流計測部及び前記一対の陰極のそれぞれの電圧値を計測する電圧測定部の少なくとも一方と、
を備えることを特徴とするめっき装置。 - めっき槽内に設けられる陽極と、
前記めっき槽内に設けられており、穴部を有する絶縁性基材と、
前記穴部の底部と、前記絶縁性基材における前記穴部の開口側の面と、にそれぞれ設けられる一対の陰極と、
前記陽極と前記一対の陰極との間に電流を流すためのめっき電源と、
前記一対の陰極に流れる電流の合計値が一定に保たれた状態で、一方の前記陰極の電位と他方の前記陰極の電位とを一致させるフィードバック回路と、
前記一対の陰極のそれぞれに流れる電流値を計測する電流計測部と、
を備えることを特徴とするめっき装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のめっき装置と、
第二のめっき装置と、
を備えるめっきシステムであって、
前記第二のめっき装置は、
第二のめっき槽内に設けられる第二の陽極及び一対の第二の陰極と、
前記第二の陽極と前記一対の第二の陰極との間に電流を流すための第二のめっき電源と、
前記一対の陰極に流れる電流の合計値が一定に保たれた状態で、一方の前記陰極の電位と他方の前記陰極の電位とを一致させる第二のフィードバック回路と、
を備えることを特徴とするめっきシステム。 - 前記一対の第二の陰極のそれぞれに流れる電流値を計測する第二の電流計測部を備える
ことを特徴とする請求項3に記載のめっきシステム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/009815 WO2019175990A1 (ja) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | めっき装置及びめっきシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019175990A1 JPWO2019175990A1 (ja) | 2020-12-03 |
JP6877070B2 true JP6877070B2 (ja) | 2021-05-26 |
Family
ID=67907624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020506005A Active JP6877070B2 (ja) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | めっき装置及びめっきシステム |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11674236B2 (ja) |
JP (1) | JP6877070B2 (ja) |
KR (1) | KR102373893B1 (ja) |
CN (1) | CN111801445B (ja) |
DE (1) | DE112018007274B4 (ja) |
TW (1) | TWI691620B (ja) |
WO (1) | WO2019175990A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115046833B (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-09 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 铝合金的金相覆膜方法及覆膜装置 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3554878A (en) * | 1968-07-02 | 1971-01-12 | North American Rockwell | Plating tin-lead alloy on printed circuits and electrolyte therefor |
JPH03183136A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH0794450A (ja) * | 1993-06-29 | 1995-04-07 | Japan Storage Battery Co Ltd | 局所アッシング装置 |
WO2000032835A2 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Applied Materials, Inc. | Electro-chemical deposition system |
KR20010018689A (ko) * | 1999-08-21 | 2001-03-15 | 김영환 | 웨이퍼 주변 노광장치 |
JP2001168524A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Ibiden Co Ltd | プリント基板の製造方法 |
JP3379755B2 (ja) * | 2000-05-24 | 2003-02-24 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 金属めっき装置 |
WO2001099168A1 (fr) * | 2000-06-23 | 2001-12-27 | Fujitsu Limited | Dispositif a semi-conducteur et procede de fabrication associe |
JP2003231993A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-19 | Tokyo Electron Ltd | 電解メッキ方法、電解メッキ装置、及び電解メッキシステム |
JP4124327B2 (ja) * | 2002-06-21 | 2008-07-23 | 株式会社荏原製作所 | 基板ホルダ及びめっき装置 |
JP2005019802A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法およびウェーハ構造体 |
JP2005113162A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-28 | Ebara Corp | めっき方法及びめっき装置 |
JP4074592B2 (ja) * | 2004-02-03 | 2008-04-09 | 株式会社山本鍍金試験器 | 電極カートリッジ及びめっき内部応力測定システム |
US7442286B2 (en) * | 2004-02-26 | 2008-10-28 | Atotech Deutschland Gmbh | Articles with electroplated zinc-nickel ternary and higher alloys, electroplating baths, processes and systems for electroplating such alloys |
JP2006299367A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Yamamoto Mekki Shikenki:Kk | 電気めっき試験器 |
JP4733477B2 (ja) * | 2005-09-05 | 2011-07-27 | 株式会社山本鍍金試験器 | 電気めっき試験器 |
JP4783261B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2011-09-28 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
JP5114271B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-01-09 | メタローテクノロジーズジャパン株式会社 | めっきつきまわり評価装置および評価方法 |
JP2013077619A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP6125884B2 (ja) * | 2013-04-23 | 2017-05-10 | 株式会社荏原製作所 | 基板処理装置及び処理基板の製造方法 |
CN106949571B (zh) * | 2017-03-09 | 2023-04-25 | 华南理工大学 | 一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置 |
CN106947980A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-07-14 | 深圳骏涵实业有限公司 | 一种电化学氟化电解槽及其方法 |
-
2018
- 2018-03-13 KR KR1020207026247A patent/KR102373893B1/ko active IP Right Grant
- 2018-03-13 US US16/980,834 patent/US11674236B2/en active Active
- 2018-03-13 JP JP2020506005A patent/JP6877070B2/ja active Active
- 2018-03-13 DE DE112018007274.6T patent/DE112018007274B4/de active Active
- 2018-03-13 WO PCT/JP2018/009815 patent/WO2019175990A1/ja active Application Filing
- 2018-03-13 CN CN201880089834.0A patent/CN111801445B/zh active Active
-
2019
- 2019-02-15 TW TW108105020A patent/TWI691620B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112018007274T5 (de) | 2020-11-19 |
KR102373893B1 (ko) | 2022-03-11 |
JPWO2019175990A1 (ja) | 2020-12-03 |
TWI691620B (zh) | 2020-04-21 |
WO2019175990A1 (ja) | 2019-09-19 |
DE112018007274B4 (de) | 2021-12-02 |
CN111801445A (zh) | 2020-10-20 |
TW201945601A (zh) | 2019-12-01 |
US11674236B2 (en) | 2023-06-13 |
KR20200118864A (ko) | 2020-10-16 |
US20210254236A1 (en) | 2021-08-19 |
CN111801445B (zh) | 2022-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI753215B (zh) | 鍍覆解析方法、鍍覆解析系統及鍍覆解析用的電腦程式 | |
JP4534983B2 (ja) | 電気銅めっき液の分析方法、その分析装置 | |
EP1270766A2 (en) | Electrodeposition coating film thickness calculating method and electrodeposition coating film thickness simulation apparatus | |
JP6877070B2 (ja) | めっき装置及びめっきシステム | |
CN110088362B (zh) | 镀覆装置 | |
US1735878A (en) | Device for measuring the current densities of galvanic baths | |
JP5114271B2 (ja) | めっきつきまわり評価装置および評価方法 | |
JP5124756B1 (ja) | めっき電流密度分布測定装置およびめっき電流密度分布の測定方法 | |
JP5365296B2 (ja) | 湿式めっき方法及び湿式めっき装置 | |
US5236571A (en) | Electrode and method for measuring levelling power | |
KR20120079414A (ko) | 인쇄회로기판의 도금 방법 | |
US20060289299A1 (en) | Multi-channel current probe | |
JPH03120397A (ja) | 電気めっき用貴金属系電極の寿命識別方法及び装置 | |
CS243827B1 (cs) | Způsob měřeni a zjišfovánl průběhu potenciálu při elektrolytickém vylučováni kovů a zapojení k provádění způsobu | |
JP2004226198A (ja) | 表面積測定方法および表面積測定装置、並びにメッキ方法 | |
JP2007077504A (ja) | 表面積測定方法および表面積測定装置、並びにメッキ方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200609 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210413 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210420 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6877070 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE Ref document number: 6877070 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |