JPH022951B2

JPH022951B2 -

Info

Publication number: JPH022951B2
Application number: JP62092162A
Authority: JP
Inventors: Jiin Makuburaido Donarudo; Jooji Ritsukaato Robaato
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1990-01-19
Also published as: DE3783831D1; EP0257197B1; DE3783831T2; JPS6320485A; EP0257197A2; US4707378A; EP0257197A3

Description

【発明の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本発明は、無電解めつき技術に関する。具体的
には、無電解めつき浴中の有機性汚染物質のレベ
ルを監視し制御するための方法について記載す
る。

Ｂ従来技術無電解めつき浴は、集積回路の製造に利用され
る。集積回路の製造中、無電解めつき浴を使つて
基板の回路相互結線がめつきされ、銅層を受け取
る。めつきされた回路相互結線の品質は、浴の化
学組成を精密に制御し、汚染物質を含まないよう
に保てるかどうかにかかつている。無電解銅アデ
イテイブめつき浴中における多数の成分パラメー
タが、現在測定され制御されている。典型的に
は、Cu⁺⁺、HCHO、NaOH（PH）、EDTA、
CN^-、O₂のレベルが制御される。また、浴温も
正確に制御される。浴のコンシステンシを維持す
るため、浴を撹拌するためのシステムも使用され
る。

Ｃ発明が解決しようとする問題点無電解めつき浴に含まれる汚染物質には、SO₄
やHCOOなどの無機質や有機質がある。無機性
汚染物質に対する制御は、通常、浴の比重の定期
的測定によつて維持される。比重が高品質めつき
を生成するための既知の所与の許容範囲から外れ
ると、浴を交換するか、またはその他の方法で精
製する。

有機性汚染物質は、通常、制御されない。この
有機性汚染物質としては、回路基板から浴に浸入
するフオトレジストやエポキシ浸出液などがあ
る。これらの汚染物質の除去は、従来行なわれて
いなかつた。本発明では、それらのレベルを測定
し、これらの汚染物質のレベルに対する制御を行
なうことを提案する。

本発明の一目的は、無電解めつき浴に含まれる
有機性汚染物質のレベルを測定することである。
本発明の別の目的は、汚染物質を擬似（ダミー）
めつき表面に付着させることにより、無電解めつ
き浴中の有機性汚染物質のレベルを所定のレベル
に保つことである。

本発明のもう一つの目的は、過剰量の浴成分を
消費する。無電解めつき浴の過剰な清浄化を避け
ることである。

本発明の上記その他の目的は、無電解めつき浴
の清浄化をもたらす本発明により達成される。無
電解めつき浴の清浄化は、浴に擬似めつき表面を
装入することにより達成できる。汚染物質は擬似
めつき表面に付着し、浴が精製される。しかし、
浴の過剰な清浄化は、過剰量のめつき浴成分を消
費するので回避する。本発明では、浴を高品質の
めつきされた構成要素を製造するのに望ましい既
知の汚染物質レベルに保つのに丁度充分な量の、
擬似パネルめつき表面を浴に装入する。

有機性汚染物質のレベルは、無電解めつき浴の
表面キヤパシタンスの定期的測定によつて求めら
れる。有機性汚染物質が導電性表面に付着する
と、その表面の二重層キヤパシタンスが変化す
る。この二重層キヤパシタンスは、めつき浴中の
汚染物質のレベルの関数である。したがつて、無
電解めつき浴中のめつきされる部材と浴中に沈め
た電極の間の二重層キヤパシタンスを定期的に検
出することにより、汚染物質レベルの測定値が得
られる。

Ｄ問題点を解決するための手段本発明の良好な実施例では、無電解めつき中で
擬似めつき表面を位置決めするため、無電解めつ
き浴の表面の上方に位置決め装置が配置される。
この位置決め装置は、めつき浴の代表サンプル中
に沈めた作用電極と対向電極の間で複素インピー
ダンスの測定を行なうポテンシオスタツトを備え
た、閉ループ内で操作する。制御ループは、無電
解めつき浴中で位置決めされた擬似パネルの表面
積を増減させるものである。有機性汚染物質のレ
ベルが上がると、浴中で露出される擬似パネルの
表面積を増加して、無電解めつき浴中の有機性汚
染物質を有効に付着して除去する。汚染物質レベ
ルが所定のレベルより下に下がると、浴に露出さ
れる擬似パネルの表面積を減少する。無電解めつ
き浴に露出される擬似パネルの表面積を所期の汚
染物質レベルとなるように制御することにより、
過剰量の浴成分を消費する浴の過剰な清浄化が避
けられる。

Ｅ実施例第１図には、本発明に基づく方法を実施するた
めの装置が示されている。アデイテイブ銅めつき
浴中で複数の基板１０をめつきするための、無電
解めつき浴１１が示されている。基板１０は、複
数の支持部材９によつてタンク１２内で支持され
ている。アデイテイブめつき浴には温度制御装置
１４が付随し、感知用サーミスタ１６と加熱素子
１５に接続されている。浴温は、所期のめつき品
質を得るために予め設定された限界内に保たれ
る。

浴１１は、複数の注入用導管１７，１８，１
９，２０，２１，２２から補充される。アデイテ
イブ銅浴は、成分としてEDTA、Cuおよびホル
ムアルデヒドを含む。本発明が有利に利用できる
浴の化学組成は、次の通りである。

浴温 60〜80℃ （好ましい範囲）めつき速度毎時 1.2×10^-3〜5.1×10^-3mm EDTA濃度 25〜50ｇ／シアン化物濃度５〜45ppm 銅濃度５〜20ｇ／比重 1.03〜1.08 PH 11.0〜13.0 ホルムアルデヒド濃度０〜19ｇ／上記のEDTA、Cu、シアン化物およびホルム
アルデヒドの濃度は、手動でも自動制御ループに
よつても制御でき、この主題は本発明には含まれ
ない。PHの制御は、水酸化レベルの制御によつて
行なわれる。比重は、水レベルの制御によつて制
御される。最良のめつき品質を得るには、上のめ
つき浴を、できるだけ精密に維持すべきである。

第２の試験タンク２５は、ポンプ２４と導管２
３から無電解めつき浴を受け取り、導管３０で主
浴１１に還流させる。タンク２５は、通常のポテ
ンシオスタツト３１を使つて、めつき浴の電気特
性の正確な測定ができる。ポテンシオスタツト３
１は、作用電極２６、対向電極２７および基準電
極２８を含んでいる。このポテンシオスタツト
は、またセンサ２９によつてめつき浴のPHを正確
に監視できる。ポテンシオスタツト３１は、たと
えばめつき浴の工程制御に普通使われている
173EG＆Ｇ型ポテンシオスタツト／ガルバノスタ
ツトとすることができる。ポテンシオスタツト３
１は、IEEE488通信リンク３２に適合するデジタ
ル出力を含んでいる。ポテンシオスタツト３１の
出力は、上記の通信リンクを経て、やはり
IEEE488インターフエースを備えたパーソナル・
コンピユータ３３に接続される。

このコンピユータは、後で説明する方式で、作
用電極２６と基準電極２８の間に交流電圧を酌加
するようなポテンシオスタツト３１に指令するよ
うにプログラミングされている。作用電極２６と
基準電極２８の交流電位を使うと、ポテンシオス
タツト３１を用いて、浴中の作用電極２６と対向
電極２７の間を流れる電流を測定することが可能
である。交流電圧とそれによつて得られる電流の
測定値を用いて、作用電極の二重層キヤパシタン
スに対する複素インピーダンスの測定値が確認で
きる。

無電解めつき浴中の有機性汚染物質のレベル
は、めつきされる表面と無電解めつき浴との間で
測定された二重層キヤパシタンスに応じて変動す
ることが、実験的に判明している。この二重層キ
ヤパシタンスの変化は、めつきされる表面に付着
した有機物質のレベルを表わす。

二重層キヤパシタンスとは、ヘルムホルツ二重
層のキヤパシタンスである。液体中に固体を浸す
と、分子が表面に付着することが知られている。
分子は、表面との電気的相互作用のために、二層
になつて表面上に整列する。これらの層は、金属
表面に対してキヤパシタンスを示す。

第２図には、RHO比として表わされる汚染物
質レベルと、無電解めつき浴中の電極とめつきさ
る表面の間で測定されたキヤパシタンスとの関係
が、一般的に示されている。RHO比は、以前か
らめつきされた表面中の汚染物質レベルの指標と
して認められてきた。本明細書では、RHO比は
めつきされた材料の液体窒素中での抵抗率と、氷
水中での抵抗率の比をいう。RHO比が高いほど、
めつきされた表面内の汚染物質濃度は低い。第２
図のRHO比と二重層キヤパシタンスとの関係か
ら、無電解めつき浴に含まれる有機性汚染物質の
レベルを正確に監視することが可能である。

第２図には、擬似めつきパネルによつて清浄化
されている無電解めつき浴について、望ましい
RHO比およびキヤパシタンス・レベルの経時変
化が示されている。望ましいRHO比は、本明細
書では擬似めつきパネルと呼ぶ装入パネルを無電
解めつき浴に挿入することによつて達成できる。
このパネルの汚染物質レベルは、浴の所期の操作
点を表わす。ただし、一度所期の汚染物質レベル
に達すると、必要量以上の擬似めつき面を挿入し
て浴を過剰に清浄化することはしない方が有利で
ある。めつき浴を過剰に清浄化すると、浴の化学
成分の過剰な補充が必要になる。すなわち、第１
図に示すように、たとえば銅の擬似パネル３９を
無電解めつき浴１１に挿入するための位置決め装
置３８が設けられる。位置決め装置３８は、工程
時間が最大露出にまで増加するにつれて、浴に露
出される表面積を増大させるように、擬似パネル
３９を位置決めする。浴に擬似パネル３９を装入
すると、RHO比が所期のRHO比にまで増加す
る。所期の二重層キヤパシタンスが達成される
と、所期のRHO比に達している。位置決め装置
は、所期のRHO比で表わされる以上に浴の過剰
な清浄化を避けるため、擬似パネル３８を引つ込
める。

所期ピークRHO比は、最小の二重層キヤパシ
タンスと相関することが図からわかる。周期的キ
ヤパシタンス測定で、所期のRHO比が得られた
かどうか判定する。一度所期のキヤパシタンスに
達すると、位置決め装置は、所期のキヤパシタン
スを保つため擬似パネルを取り除き始める。

位置決め装置３８は、モータ４３を含む。この
モータ４３は、制御装置３５から操作されるイン
デツクス可能なステツプ・モータとすることがで
きる。位置決め装置３８は、支持体４５と４６に
よつてタンク１２の頂部より上で支持される。支
持体４５と４６は、擬似パネル３９を支持するた
めの溝を有する。擬似パネル３９には、ラツク４
１が取り付けられ、歯車４２と係合する。歯車４
２は、図に示すようにステツプ・モータ４３で駆
動されて、パネル３９をめつき浴１１との間で位
置合わせする。

インデツクス・モータ４３を操作するための制
御は、制御装置３５から出る。制御装置３５は、
2400B型フルーク制御御装置で、第２のIEEE488
インターフエースとインターフエースする。すな
わち、パーソナル・コンピユータ３５は、無電解
めつき浴１１に露出されるパネル表面３９を増や
す。または減らすように、パネル３９を位置合わ
せするようにモータ４３に指令することができ
る。

操作に際しては、ポテンシオスタツト３１が、
作用電極２６と対向電極２７の間の交流インピー
ダンスを経時的に測定する。このインピーダンス
から、コンピユータ３３が虚数部分を取り出す。
得られた虚数成分は、さらに作用電極２６と基準
電極２８の間に印加される信号の周波数に基づい
て分解され、キヤパシタンス値が得られる。この
キヤパシタンス測定値が経時的に監視される。1/
４時間など選択された時間増分が経過するごとに、
このキヤパシタンスが所期のキヤパシタンスと比
べて検査される。これらの各時間増分の経過後に
キヤパシタンス測定値が所期のキヤパシタンスを
超えた場合、無電解めつき浴に露出される擬似め
つきパネル３９の表面積が増すように、モータ４
３が位置合わせされる。制御装置３５は、標準の
PIDアルゴリズム（比例、積分、微分）を使う。
系が所期のRHO値に近づくにつれて、パネル３
９の露出表面積の増分が減少する。

無電解めつき浴について工程時間がその後1/4
時間増分だけ経過するをごとに、キヤパシタンス
測定値が、所期の二重層キヤパシタンスと比較さ
れる。一度所期の二重層キヤパシタンスに達する
と、所期の二重層キヤパシタンスを維持するた
め、無電解めつき浴１１に露出される擬似めき面
３９が増減され、あるいは擬似めつき面３９がめ
つき浴１１から取り出される。すなわち、無電解
めつき浴に選択的に装入物を加えることにより、
過剰に清浄化された浴をも所期のレベルよりも高
い汚染物質レベルをも表わさない、有機性汚染物
質の所期のRHO比に対応する所期のキヤパシタ
ンスが達成される。

以上の工程は、第３図に示すような構成のコン
ピユータ・プログラムに基づいて実施される。め
つき工程４５の開始時に、タイマ４６はめつき時
間の1/4時間増分を示すように始動される。ステ
ツプ４７で、めつき浴の品質と、有機性汚染物質
の関係を知るために、ポテンシオスタツト３１に
より、交流インピーダンスの測定が連結的または
増分式に行なわれる。各インピーダンス測定値
は、さらにキヤパシタンス測定値を含む虚数部分
に還元される。

パーソナル・コンピユータ１９は、検出された
虚数成分を、第２図に示したような有機性汚染物
レベルとキヤパシタンスの所定の関係と関係づけ
る。ステツプ４９では、第２図の二重層キヤパシ
タンス曲線のどこで系が働いているかが示され
る。判断ブロツク５０では、二重層キヤパシタン
スがいつ所期のキヤパシタンスから外れたかが示
され、所期のキヤパシタンスからの逸脱が検出さ
れたとき、無電解めつき浴に露出される擬似パネ
ル３９の表面積を増すように、インデツクス式位
置合わせ装置３８に指令が出る。大部分の無電解
めつき工程では、擬似装入物は、最大露出表面積
に向う連続的方向で速やかに段階的に位置合わせ
され、所期の二重層キヤパシタンスに達するのに
必要な時間が減少する。一度所期の二重層キヤパ
シタンスに達すると、位置決め装置は逆方向に位
置合わせされ、二重層キヤパシタンスの測定値が
所期の二重層キヤパシタンスよりも低下して、浴
が過剰に清剰化されたことを示すとき、めつき浴
１１に露出される擬似パネル３９の表面積を減少
させる。キヤパシタンスが増加し始めて汚染物質
の増加を示すと、擬似パネル３９の露出表面積が
増加される。

以上のプログラム・ステツプは、1/4時間の増
分が経過するごとにキヤパシタンス測定データを
印刷させるコマンドを含むことができ、さらに、
汚染物質レベルが許容レベルを超えたとき、操作
員にそれを知らせる警報を含むことができる。

以上、有機性汚染物質を除去するために無電解
めつき浴に選択的に装入物を加えるための手法に
ついて説明した。

Ｆ発明の効果本発明に基づく装置および方法を使うと、有機
性汚染物質が監視できるばかりか、浴を有機性汚
染物質を含まない状態に保つて無電解めつき浴の
有効寿命を伸ばしながら、過剰な清浄化を避ける
ように浴に有効に擬似めつきパネルを装入するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の有機性汚染物質を除去する
ための擬似めつきパネルを含む、無電解めつき浴
を示す構成図、第２図は、有機性汚染物質のレベ
ルと、無電解めつき浴中に配置された表面の二重
層キヤパシタンス測定値の関係を示すグラフ、第
３図は、コンピユータ３３によつて実行される一
般的プログラミング・ステツプを示す構成図であ
る。１０…基板、１１…めつき浴、１２…タンク、
２５…試験タンク、２６…作用電極、２７…対向
電極、２８…基準電極、２９…センサ、３８…位
置決め装置、３９…擬似めつきパネル。

Claims

【特許請求の範囲】１無電解めつき浴中に浸したポテンシヨスタツ
ト作用電極および対向電流間の複素インピーダン
スを測定し、上記複素インピーダンスから上記めつき浴の容
量性リアクタンスおよび二重層キヤパシタンスを
測定し、上記二重層キヤパシタンスのレベルの変化に応
答して、めつき浴にさらされる面積が変化するよ
うに、上記めつき浴中に擬似めつきパネルを装入
することにより、上記めつき浴にさらされた擬似
パネルに付着する汚染物質の量を制御し、上記めつき浴中の汚染物質のレベルを予定の最
低レベルに維持させることを特徴とする、無電解
めつき浴中の汚染物質を制御する方法。