JPH02101189A - 精密電気めっき方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気めっき方法及びその装置の改良に係わり
、更に詳しくは被めっき物のめっき位置及び処理面積に
偏りがあっ−Ｃも均一な厚みでめっき処理可能な精密電
気めっき方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、めっき液を満たした浴槽内に被めっき物を浸漬し
、該めっき液内に配した陽極電極と被めっき物の所定−
ケ所に接続した陰極電極間に定電流電源にてめっき電流
を供給して、被めっき物表面にめっき層を形成する電気
めっき方法又は装置は既に各種のものが提供されている
が、被めっき物のめっき位置及び処理面積に偏りがある
場合や被めっき物の厚みが非常に薄い場合には、−ケ所
のみからの給電では被めっき物全域に均一なめっき電流
密度が得られず、被めっき物の表面に形成されるめっき
層の厚みにバラツキが生じるとともに、めっき層の特性
の均一性が得られない等の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が前述の状況に鑑の、解決しようとするところは
、被めっき物のめっき位置及び処理面積に偏りがある場
合や被めっき物の厚みが非常に薄い場合にも、被めっき
物の表面に形成されるめっき層の厚みを均一にでき且つ
その特性も均一にできる精密電気めっき方法及びその装
置をを提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前述の課題解決の為に、被めっき物のめっき
位置及び処理面積に応じて複数個のめっき電流給電点を
設けるとともに、該給電点毎に接続した電気的に独立し
た定電流電源にて処理面積に応じためっき電流を供給す
ることを特徴とする精密電気めっき方法を確立した。

そして、前記複数個の給電点には、電気的に独立した複
数の定電流電源にて、被めっき物に対する給電点の接触
面積、材質等によって決まる最大給電可能電流を越えな
い範囲内のめっき電流を供給した。

また、１個の定電流電源を用いて、各給電点に対して所
定時間毎に切り換え且つ給電電流を変化させ且つ処理時
間を適宜設定して供給した。

そして、前記方法を実施するために、めっき液を満たし
た浴槽内に平面状のメッシュ電極を配し、被めっき物を
該めっき液に少なくとも処理面を浸漬させ且つ前記メッ
シュ電極と平行となして配するとともに、該被めっき物
にめっき位置並びに処理面積に応じてめっき電流供給用
の複数個の給電電極を接触配置し、各給電電極とメッシ
ュ電極に電気的に独立した定電流電源を接続し、該定電
流電源にて供給するめっき電流を被めっき物に対する給
電電極の接触面積、材質等によって決まる最大給電可能
電流を越えない範囲内で処理面積に応じた電流値に設定
してなる精密電気めっき装置を構成した。

また、前記装置に於いて、上方開口し且つ上縁を水平と
なした浴槽の下部にめっき液供給口を設げるとともに、
該上縁から上方へ所定間隔を隔てて被めっき物を水平に
載置すべく浴槽に爪片を突設し、前記めっき液供給口か
ら供給しためっき液を該浴槽の上縁と被めっき物間から
オーバーフローさせて構成した。

〔作用〕

一般的に、導体中を流れる電流は、該導体各部での電気
抵抗値に反比例し、その抵抗値は導体の長さに比例し且
つ断面積に反比例するので、被めっき物のめっき位置及
び処理面積に偏りがある場合にはその各部での抵抗値が
異なり、それに応して各部を流れる電流量が異なり、ま
た被めっき物又は下地金属の厚みが非常に薄い場合には
抵抗値はかなり大きくなり、給電点より離れた位置では
十分なめっき電流を確保できず、めっき層の厚み及び特
性が不均一になっていたが、以上の如き内容からなる本
発明の精密電気めっき方法は、被めっき物のめっき位置
及び処理面積に応じて複数個の給電点を設けて、該給電
点からめっき位置までの実効的に距離の均一化を図ると
ともに、前記給電点毎に接続した電気的に独立した定電
流電源から処理面積に応しためっき電流を供給して、処
理面の全域にわたって略均−なめっき電流密度が得られ
るようになしたものである。

また、前記複数個の給電点に電気的に独立した複数の定
電流電源を接続して、被めっき物に対する給電点の接触
面積、材質等によって決まる最大給電可能電流を越えな
い範囲内で、めっき位置及び処理面積に応じためっき電
流を各給電点に対し独立させて供給し、処理面の各部で
必要なめっき電流密度を確保するのである。

更に、前記複数個の給電点に１個の定電流電源を切り換
え接続し、その切り換え周期、供給時間及び給電電流を
調節してめっき電流を供給し、処理面の各部で必要なめ
っき電流量を確保するのである。

そして、本発明の精密電気めっき装置は、めっき液を満
たした浴槽内に平面状のメッシュ電極を配し、被めっき
物を該めっき液に少なくとも処理面を浸漬し且つ前記メ
ツシュ電極と平行に配するとともに、被めっき物に接触
配置した複数の給電電極に電気的に独立した定電流電源
にてめっき電流を供給して、前記作用を有するものであ
る。

また、浴槽の下部に設けためっき液供給口から供給した
めっき液を上方開口した浴槽の上縁と被めっき物間から
オーバーフローさせて、絶えず浴槽内のめっき液を新し
くすることにより、めっき電流密度と処理時間とで決定
されるめっき層の成長速度を常に一定にして、該めっき
層の厚さ制御を容易となすものである。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本発明の詳細
な説明する。

第１図及び第２図は、本発明の精密電気めっき方法及び
その装置の代表的実施例を示し、図中１は浴槽、２は被
めっき物、３はメッシュ電極、４は給電電極、５は定電
流電源をそれぞれ示している。

浴槽１は、上方開口した略箱型に形成され、水平となし
た上縁６に後述の被めっき物２を載置する複数の爪片７
．・・・を突設し、下部にはめっき液を供給するめっき
液供給口８を設けて構成したが、該浴槽■の形状は本発
明の目的に沿う範囲内であれば各種のものを採用し得る
。また、該浴槽１内には、めっき液の循環に大きな乱れ
を生じさせない程度の孔を有するメッシュ電極３を前記
上縁６と平行に配置している。

そして、前記爪片７．・・・上に載置した平板状の被め
っき物２には、該被めっき物２のめっき処理すべき位置
及びその処理面積に応じて複数の給電電極４．・・・（
図中には４ａ、　４ｂ、　４ｃ、　４ｄで示している）
を接触配置し、前記メッシュ電極３と各給電電極４８〜
４ｄ間にはそれぞれ電気的に独立した定電流電源５．・
・・（図中にば５ａ、　５ｂ、　５ｃ、　５ｄで示して
いる）を接続し、前記被めっき物２に対する給電電極４
の接触面積、材質等によって決まる最大給電可能電流を
越えない範囲内で、処理面各部でのめっき電流密度が略
一定になるように該定電流電源５にて前記各給電電極４
に供給するめっき電流を最適に設定するのである。尚、
本実施例では給電電極４及び定電流電源５をそれぞれ４
個用いたが、これに限るものではなく、被めっき物２の
大きさ、めっき位置及び処理面積に応じて２個以上の複
数個に決定されるべきものである。更に、前記各給電電
極４に供給するめっき電流は、同一値でも異なる値にも
設定できるが、同一値の場合には該給電電極４の配置密
度を考慮することにより、同一の作用効果を有するよう
にすることが可能である。

ここで、前記浴槽１の供給口８から供給されためっき液
は図中矢印で示すように上昇し、該浴槽１の上縁６と被
めっき物２間からオーバーフローして、常に新しいめっ
き液が浴槽１内に満たされるようになし、図示しないが
オーバーフローしためっき液は濃度やｐｌ＋を再調整し
てポンプで前記供給口８に循環させる等している。尚、
本実施例では、前記被めっき物２は処理面のみがめつき
液に浸漬されているが、前記爪片７．・・・を浴槽１内
に突設して被めっき物２の全体を浸漬するようになすこ
とも可能であり、この場合は前記各給電電極４が短絡し
ないように絶縁等の配慮をする。

次に、更に具体的なめっき処理実験結果に基づき本発明
を説明する。以下の各実施例で使用しためっき液は、全
て完全ノーシアン金めっき液であるが、アルカノールス
ルフォン酸を使用した半田めっきのような合金めっきを
始め、各種めっき金属や浴組成に関係な〈実施できる。

第３図に示した処理パターンＰ（広い面積の略■７字形
部分と細線からなるパターン）を有する被めっき物２を
めっき処理する場合、処理面積は図中の左側及び上側が
圧倒的に大きく、従来の４ケ所の角部のうちの一ケ所の
みから給電したものは、めっき層の厚さバラツキが±２
５％であったのに対し、４ケ所の角部に図示した如くそ
れぞれ給電電極４ａ、　４ｂ、　４ｃ、　４ｄを接触配
置し、被めっき物２の処理面積から要求される総給電量
１００ｍ八を、該給電電極４が被めっき物２に接触する
給電点Ａ。

Ｂ　　ＣＤにそれぞれ１０ｍＡ、　　１５ｍＡ、　　４
５ｍＡ３０ｍＡと分配して独立した各定電流電源５ａ、
　５ｂ＋５ｃ、　５ｄから給電した本発明のものは、め
っき層の厚さバラツキが±７％まで改善された。ここで
、各給電点に供給されるめっき電流値は、最適になるよ
うに実験的に定めた。尚、給電電極４の被めっき物２に
対する接触面積、材質等によって決まる一つの給電点か
ら供給できる最大給電電流は、本実施例では１．２０ｍ
Ａ程度であった。

前記実施例では、独立した定電流電源５を４１１ｉ１用
いたが、電源の独立とはめっき電流が相互に干渉し合わ
ないことを意味し、例えば単一の定電流電源５から抵抗
によって複数の電流に分流する場合も含むのである。更
に、定電流電源５から供給されるめっき電流は、直流電
流は勿論、パルスめっき、ＰＲめっき等の特殊な波形の
電流を使用することも可能である。

また、前記実施例では、給電点の最大給電電流は１２０
ｍＡ程度であったため、定電流電源５を４個使用したが
、これを１個用いて、第４図（パターンＰは省略してい
る）に示す如くローター式リレー等による切換スイッチ
９又はコンピュータ制御されたサイリスク等のスイッチ
素子により、該定電流電源５から供給する給電点をＡ　
−Ｂ　−Ｃ−Ｄ−・Ａ・・・と一定時間毎にサイクリッ
クに切り換えて、各給電点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに供給するめ
っき電流を前記同様に１０ｍΔ、　　１５ｍＡ、　　４
５ｍＡ、　　３０ｍＡと変化させた場名、全処理時間は
４倍になったが、めっき層の厚さバラツキは±１０％が
得られた。

これにより、厚さ均一化の効果とともに、電源の個数の
節減の効果も併せて得られることがわかった。

更に、第５図及び第６図に示したものは、被めっき物２
としての半導体ウェハの表面配線めっき処理の例である
。半導体ウェハは、写真の原理により下地金属膜上に電
気的に絶縁性を示すフォトレジスト等の主として有機薄
膜をパターニングすることにより選択的に部分めっきを
施しているが、下地金属が１０００人（オンダストロー
ム）以下と非常に薄い場合が多く、また最近ではウェハ
の大口径化が進むに従い従来のめっき方法では中央部と
端部で配線めっき厚さに大きなバラツキが生じるように
なったが、例えば１５０Ｈφのウェハで裏面中央の１ケ
所のみから給電して配線めっき厚さ２．５μｍの処理を
施した結果、厚さバラツキが±４０％にもなったが、本
発明によれば略均−なめっき層の形成が可能である。例
えば、本実施例で使用する給電電極４として第５図に示
したものは、円筒状の環体１０の下縁に１２０度間隔で
３個の鋭角の突起１１．・・・を設けたもので、全体を
ステンレスで形成し、その表面にプラチナめっきを施し
たものである。尚、前記突起１１は、１２０度間隔で３
点に設けるのが好ましいが、その他の間隔で複数個設け
ることも勿論可能である。本実施例では、第６図に示す
如＜１５０ｍｍφのウェハに対して、環体１０の直径を
１３５龍φ、１００ｍ＋＋φ、６５鶴φ、３０＊ｍφと
なした４種類の給電電極４．・・・を用意し、浴槽１の
爪片７．・・・上に載置したウェハの裏面（図中上面）
に前記突起１１を接触させて同心状に配置した。そして
、処理面積とメツキ層品質を決定するめっき電流密度と
の計算から最適給電電流は４．５ｍＡであったので、外
側の給電電極４から内側のそれに電気的に独立した４個
の定電流電源５．・・・にてそれぞれ１９ｍＡ、１２ｍ
／ｌ、　　８ｍＡ、　　６ｍＡと実験的に決定しためっ
き電流を供給した結果、配線めっき厚さ２．５μｍに対
して厚さバラツキは±５％であった。

更に、第７図＋８］、　（ｂ）に他の実施例として示し
たものは、前記同様に被めっき物２の裏面から給電が可
能な場合であり、被めっき物２として用いた１５０關φ
のウェハの裏面の外周］、　４０龍φ１２０度３分割３
点及び中央１点の合計４点に、前記同様な給電電極４．
・・・を接触配置し、外周３点の給電点は各１３ｍΔ、
中央の１点の給電点には６ｍＡと実験的に決定しためっ
き電流を独立した４個の定電流電源５．・・・にて供給
した結果、配線めっき厚さ２．５μｍに対して±５％の
厚さバラツキを得た。

また、第８図（δ）、　（ｂｌに他の実施例として示し
たものは、被めっき物２の裏面から給電が不可能な型の
場合で、該被めっき物２として前記同様のウェハを用い
た場合、先端が針状の略り字形の給電電極４を浴槽１の
外部から内部へ挿入状態で配し、該給電電極４の先端を
ウェハの表面の外周１．４０ｎφ１２０度３分割３点及
び中央１点の合計４点に接触させ、該給電電極４の針状
先端で表面のパターニングを行っているレジストを破っ
て給電するのであるが、その各給電点へ供給するめっき
電流は、第７図で示した実施例と同しに設定してあり、
その結果配線めっき厚さ２．５μｍに対して±７％の厚
さバラツキを得た。

ここで、めっき層の特性に関して若干述へれば、めっき
電流密度が大きい場合はめっき速度は早いがめつき層の
密度が低く柔らかくなり、まためっき電流密度が低い場
合はめっき速度は遅いがめつき層の密度は高く硬くなる
ことは、一般によく知られており、その為めっき層の特
性を均一化させようとする場合には、各部でのめっき電
流密度を均一にすることが必要で、本発明はこの点も考
慮したものである。また、半田めっき等の合金めっきの
場合には、めっき電流密度の変化によりめっき層の合金
比率が変化するので、本発明は有効である。

以上述べた実施例では、各給電点に供給するめっき電流
値は、その処理の間一定となしたが、めっき処理中にそ
の電流値を変化させることも可能であり、また配線めっ
きのみならずバンプめっきにも適用されるものである。

更に、本発明の目的及び構成から判るように、通常の装
飾品等の各種めっきにおいても形状的に均一でなく、１
ケ所の給電では被めっき物２の全域に均一なめっき電流
密度か得にくい場合にも適用される。

〔発明の効果〕

以上にしてなる本発明の精密電気めっき方法によれば、
被めっき物のめっき位置及び処理面積に応じて複数個の
めっき電流給電点を設けるとともに、該給電点毎に接続
した電気的に独立した定電流電源にて処理面積に応じた
めっき電流を供給してなるので、被めっき物のめっき位
置及び処理面積に応じて複数個の給電点を設けることに
より、該給電点からめっき位置までの距離の均一化を図
ることかできるとともに、前記給電点毎に接続した電気
的に独立した定電流電源から処理面積に応じためっき電
流を供給することができ、その結果被めっき物のめっき
位置及び処理面積に偏りがある場合や被めっき物又は下
地金属の厚みが非常に薄い場合にも、処理面の全域にわ
たって略均−なめっき電流密度が得られ、めっき層の厚
さバラツキを小さく抑えることができる。

また、電気的に独立した複数の定電流電源にて複数の給
電点毎に、被めっき物に対する給電点の接触面積、材質
等によって決まる最大給電可能電流を越えない範囲内で
、その給電点に最適なめっき電流を供給することができ
、めっき層の厚み及び特性の均一化のみならず、めっき
速度を早めることが可能である。

また、前記複数個の給電点に１　ｆｌｌｉｌの定電流電
源を切り換え接続し、その切り換え周期、供給時間及び
給電電流を調節してめっき電流を供給すれば、めっき層
の厚み及び特性の均一化が図れるばかりでなく、電源の
節約にもなり、経済的である。

そして、本発明の精密電気めっき装置によれば、従来の
めっき装置に給電電極及び電気的に独立した定電流電源
を複数加えるだけの構成が簡単であ４゜ るにもかかわらず、前述の如く被めっき物のめっき位置
及び処理面積に偏りがある場合や被めっき物又は下地金
属の厚みが非常に薄い場合にも、処理面の全域にわたっ
て略均−なめっき電流密度が得られ、めっき層の厚さバ
ラツキを小さく抑えることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的実施例を示す簡略斜視図、第２
図はその断面図、第３図は被めっき物の処理パターンの
一例を示す平面図、第４図は１個の定電流電源を切り換
えて用いる実施例の原理を示す簡略配置図、第５図は給
電電極の他の例を示す斜視図、第６図はその給電電極を
同心状に被めっき物上に接触配置した状態を示す斜視図
、第７図は第１図と同様な装置で被めっき物の裏面に配
置する給電電極の位置を変えた他の実施例を示し、第７
図（ａｌは簡略断面図、第７図（ｂｌはその簡略平面図
、第８図は第１図と同様な装置で被めっき物の表面に給
電電極を配置した他の実施例を示し、第８図（ａ）は簡
略断面図、第８図（ｂ）はその簡略平面図である。 １：浴槽、２：被めっき物、３：メツシュ電極、４、４
ａ、　４ｂｌ　４ｃ、　４ｄ　：給電電極、５　＋　５
ａ＋　、、ｂ、　５Ｃ＋５ｄ：定電流電源、６：上縁、
７：爪片、８：供給口、９：切換スイッチ、１０：環体
、１１：突起、Ａ５Ｂ、Ｃ，Ｄ：給電点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被めっき物のめっき位置及び処理面積に応じて複数
   個のめっき電流給電点を設けるとともに、該給電点毎に
   接続した電気的に独立した定電流電源にて処理面積に応
   じためっき電流を供給することを特徴とする精密電気め
   っき方法。 ２）前記複数個の給電点に、電気的に独立した複数の定
   電流電源にて、被めっき物に対する給電点の接触面積、
   材質等によって決まる最大給電可能電流を越えない範囲
   内のめっき電流を供給してなる特許請求の範囲第１項記
   載の精密電気めっき方法。 ３）前記複数個の給電点に、１個の定電流電源にて、被
   めっき物に対する給電点の接触面積、材質等によって決
   まる最大給電可能電流を越えない範囲内で且つ場所によ
   り異なるめっき電流を、各給電点に対して所定時間毎に
   切り換え且つ処理時間を適宜設定して供給してなる特許
   請求の範囲第１項記載の精密電気めっき方法。 ４）めっき液を満たした浴槽内に平面状のメッシュ電極
   を配し、被めっき物を該めっき液に少なくとも処理面を
   浸漬させ且つ前記メッシュ電極と平行となして配すると
   ともに、該被めっき物にめっき位置並びに処理面積に応
   じてめっき電流供給用の複数個の給電電極を接触配置し
   、各給電電極とメッシュ電極に電気的に独立した定電流
   電源を接続し、該定電流電源にて供給するめっき電流を
   被めっき物に対する給電電極の接触面積、材質等によっ
   て決まる最大給電可能電流を越えない範囲内で処理面積
   に応じた電流値に設定してなることを特徴とする精密電
   気めっき装置。 ５）上方開口し且つ上縁を水平となした浴槽の下部にめ
   っき液供給口を設けるとともに、該上縁から上方へ所定
   間隔を隔てて被めっき物を水平に載置すべく浴槽に爪片
   を突設し、前記めっき液供給口から供給しためっき液を
   該浴槽の上縁と被めっき物間からオーバーフローさせて
   なる特許請求の範囲第４項記載の精密電気めっき装置。