JPH0329876B2 - - Google Patents

Description

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

〔従来の技術〕

従来、めつき液を満たした浴槽内に被めつき物
を浸漬し、該めつき液内に配した陽極電極と被め
つき物の所定一ケ所に接続した陰極電極間に定電
流電源にてめつき電流を供給して、被めつき物表
面にめつき層を形成する電気めつき方法又は装置
は既に各種のものが提供されているが、被めつき
物のめつき位置及び処理面積に偏りがある場合や
被めつき物の厚みが非常に薄い場合には、一ケ所
のみからの給電では被めつき物全域に均一なめつ
き電流密度が得られず、被めつき物の表面に形成
されるめつき層の厚みにバラツキが生じるととも
に、めつき層の特性の均一性が得られない等の問
題があつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとする
ところは、被めつき物のめつき位置及び処理面積
に偏りがある場合や被めつき物の厚みが非常に薄
い場合にも、被めつき物の表面に形成されるめつ
き層の厚みを均一にでき且つその特性も均一にで
きる精密電気めつ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、被めつき物
のめつき位置及び処理面積に応じて複数個のめつ
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
に応じためつき電流を供給することを特徴とする
精密電気めつき方法を確立した。

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、被めつき物に対す
る給電点の接触面積、材質等によつて決まる最大
給電可能電流を越えない範囲内のめつき電流を供
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、めつき液
を満たした浴槽内に平面状のメツシユ電極を配
し、被めつき物を該めつき液に少なくとも処理面
を浸漬させ且つ前記メツシユ電極と平行となして
配するとともに、該被めつき物にめつき位置並び
に処理面積に応じてめつき電流供給用の複数個の
給電電極を接触配置し、各給電電極とメツシユ電
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つき電流を被めつき物に
対する給電電極の接触面積、材質等によつて決ま
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つき装
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つき液供給口を設
けるとともに、該上縁から上方へ所定間隔を隔て
て被めつき物を水平に載置すべく浴槽に爪片を突
設し、前記めつき液供給口から供給しためつき液
を該浴槽の上縁と被めつ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
つき物のめつ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、それに応じ
て各部を流れる電流量が異なり、また被めつき物
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
十分なめつき電流を確保できず、めつき層の厚み
及び特性が不均一になつていたが、以上の如き内
容からなる本発明の精密電気めつき方法は、被め
つき物のめつき位置及び処理面積に応じて複数個
の給電点を設けて、該給電点からめつき位置まで
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
ら処理面積に応じためつき電流を供給して、処理
面の全域にわたつて略均一なめつき電流密度が得
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、被めつき物に対す
る給電点の接触面積、材質等によつて決まる最大
給電可能電流を越えない範囲内で、めつき位置及
び処理面積に応じためつ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つき
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つき電流を供給し、処
理面の各部で必要なめつ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つき装置は、めつ
き液を満たした浴槽内に平面状のメツシユ電極を
配し、被めつき物を該めつき液に少なくとも処理
面を浸漬し且つ前記メツシユ電極と平行に配する
とともに、被めつ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つき電
流を供給して、前記作用を有するものである。

また、浴槽の下部を設けためつき液供給口から
供給しためつき液を上方開口した浴槽の上縁と被
めつき物間からオーバーフローさせて、絶えず浴
槽内のめつき液を新しくすることにより、めつき
電流密度と処理時間とで決定されるめつき層の成
長速度を常に一定にして、該めつき層の厚さ制御
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
明の詳細を説明する。

第１図及び第２図は、本発明の精密電気めつき
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は被めつき物、３はメツシユ電極、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に後述の被めつき物２を載置す
る複数の爪片７，……を突設し、下部にはめつき
液を供給するめつき液供給口８を設けて構成した
が、該浴槽１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、めつ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ツシユ電極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
被めつき物２には、該被めつき物２のめつき処理
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、前記メツシユ電極
３と各給電電極４ａ〜４ｄ間にはそれぞれ電気的
に独立した定電流電源５，……（図中には５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄで示している）を接続し、前記
被めつき物２に対する給電電極４の接触面積、材
質等によつて決まる最大給電可能電流を越えない
範囲内で、処理面各部でのめつき電流密度が略一
定になるように該定電流電源５にて前記各給電電
極４に供給するめつ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、被めつき物２の大きさ、めつき位置及び
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
するめつき電流は、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
めつき液は図中矢印で示すように上昇し、該浴槽
１の上縁６と被めつき物２間からオーバーフロー
して、常に新しいめつき液が浴槽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
めつき液は濃度やPH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、前記被めつき物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
突設して被めつき物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、更に具体的なめつ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
めつき液は、全て完全ノーシアン金めつき液であ
るが、アルカノールスルフオン酸を使用した半田
めつきのような合金めつきを始め、各種めつき金
属や浴組成に関係なく実施できる。

第３図に示した処理パターンＰ（広い面積の略
Ｌ字形部分と細線からなるパターン）を有する被
めつき物２をめつき処理する場合、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、めつき層の厚さバラツキが±25％であつたの
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
めつき物２の処理面積から要求される総給電量
100ｍＡを、該給電電極４が被めつき物２に接触
する給電点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ10ｍＡ、15
ｍＡ、45ｍＡ、30ｍＡ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、めつ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
つき電流値は、最適になるように実験的に定め
た。尚、給電電極４の被めつき物２に対する接触
面積、材質等によつ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120ｍＡ
程度であつた。

前記実施例では、独立した定電流電源５を４個
用いたが、電源の独立とはめつき電流が相互に干
渉し合わないことを意味し、例えば単一の定電流
電源５から抵抗によつて複数の電流に分流する場
合も含むものである。更に、定電流電源５から供
給されるめつき電流は、直流電流は勿論、パルス
めつき、PRめつ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120ｍＡ程度であつたため、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ツチ９又はコンピユータ制
御されたサイリスタ等のスイツチ素子により、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ツクに切り換
えて、各給電点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに供給するめつき
電流を前記同様に10ｍＡ、15ｍＡ、45ｍＡ、30ｍ
Ａと変化させた場合、全処理時間は４倍になつた
が、めつ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
かつた。

更に、第５図及び第６図に示したものは、被め
つき物２としての半導体ウエハの表面配線めつき
処理の例である。半導体ウエハは、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オト
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つきを施している
が、下地金属が1000Å（オングストローム）以下
と非常に薄い場合が多く、また最近ではウエハの
大口径化が進むに従い従来のめつき方法では中央
部と端部で配線めつき厚さに大きなバラツキが生
じるようになつたが、例えば150mmφのウエハで
裏面中央の１ケ所のみから給電して配線めつき厚
さ2.5μｍの処理を施した結果、厚さバラツキが±
40％にもなつたが、本発明によれば略均一なめつ
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度問隔で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つきを施
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図に示す如く150mmφのウエハに対し
て、環体１０の直径を135mmφ、100mmφ、65mm
φ、30mmφとなした４種類の給電電極４，……を
用意し、浴槽１の爪片７，……上に載置したウエ
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つき電流密度との計算から最
適給電電流は45ｍＡであつたので、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、12ｍＡ、
８ｍＡ、６ｍＡと実験的に決定しためつき電流を
供給した結果、配線めつき厚さ2.5μｍに対して厚
さバラツキは±５％であつた。

更に、第７図ａ，ｂに他の実施例として示した
ものは、前記同様に被めつき物２の裏面から給電
が可能な場合であり、被めつき物２として用いた
150mmφのウエハの裏面の外周140mmφ120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13ｍＡ、中央の１点の給電点には６ｍＡと実
験的に決定しためつき電流を独立した４個の定電
流電源５，……にて供給した結果、配線めつき厚
さ2.5μｍに対して±５％の厚さバラツキを得た。

また、第８図ａ，ｂに他の実施例として示した
ものは、被めつき物２の裏面から給電が不可能な
型の場合で、該被めつき物２として前記同様のウ
エハを用いた場合、先端が針状の略Ｌ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の先端をウエハの表面の外周
140mmφ120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
ターニングを行つているレジストを破つて給電す
るのであるが、その各給電点へ供給するめつき電
流は、第７図で示した実施例と同じに設定してあ
り、その結果配線めつき厚さ2.5μｍに対して±７
％の厚さバラツキを得た。

ここで、めつき層の特性に関して若干述べれ
ば、めつき電流密度が大きい場合はめつき速度は
早いがめつき層の密度が低く柔らかくなり、また
めつき電流密度が低い場合はめつき速度は遅いが
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、その為めつき層の特性を均一化
させようとする場合には、各部でのめつき電流密
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、半田めつき等の合金
めつきの場合には、めつき電流密度の変化により
めつ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
つき電流値は、その処理の間一定となしたが、め
つき処理中にその電流値を変化させることも可能
であり、また配線めつきのみならずバンプめつき
にも適用されるものである。更に、本発明の目的
及び構成からも判るように、通常の装飾品等の各
種めつきにおいても形状的に均一でなく、１ケ所
の給電では被めつき物２の全域に均一なめつき電
流密度が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つき方法に
よれば、被めつき物のめつき位置及び処理面積に
応じて複数個のめつ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つき電流を供給し
てなるので、被めつき物のめつき位置及び処理面
積に応じて複数個の給電点を設けることにより、
該給電点からめつき位置までの距離の均一化を図
ることができるとともに、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
じためつき電流を供給することができ、その結果
被めつき物のめつき位置及び処理面積に偏りがあ
る場合や被めつ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つて略均一な
めつき電流密度が得られ、めつき層の厚さバラツ
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、被めつき物に対する給電点の
接触面積、材質等によつ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つ
き電流を供給することができ、めつき層の厚み及
び特性の均一化のみならず、めつき速度を早める
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つき電流を供給すれ
ば、めつ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つき装置によれ
ば、従来のめつ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
であるにもかかわらず、前述の如く被めつき物の
めつき位置及び処理面積に偏りがある場合や被め
つ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つて略均一なめつき電流
密度が得られ、めつ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図は被めつき物の
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
つ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つき物の裏面に配
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ａは簡略断面図、第７図ｂはその簡略
平面図、第８図は第１図と同様な装置で被めつき
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：被めつき物、３：メツシユ電
極、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ：給電電極、
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ：定電流電源、６：
上縁、７：爪片、８：供給口、９：切換スイツ
チ、１０：環体、１１：突起、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：
給電点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被めつき物のめつき位置及び処理面積に応じ
   て複数個のめつ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つき電流を供給するこ
   とを特徴とする精密電気めつき方法。 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、被めつき物に対する給電点
   の接触面積、材質等によつて決まる最大給電可能
   電流を越えない範囲内のめつ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つき方
   法。 ３ 前記複数個の給電点に、１個の定電流電源に
   て、被めつき物に対する給電点の接触面積、材質
   等によつ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つき電流を、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つき方法。 ４ めつき液を満たした浴槽内に平面状のメツシ
   ユ電極を配し、被めつき物を該めつき液に少なく
   とも処理面を浸漬させ且つ前記メツシユ電極と平
   行となして配するとともに、該被めつき物にめつ
   き位置並びに処理面積に応じてめつき電流供給用
   の複数個の給電電極を接触配置し、各給電電極と
   メツシユ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つき電流を被
   めつき物に対する給電電極の接触面積、材質等に
   よつ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つき装置。 ５ 上方開口し且つ上縁を水平となした浴槽の下
   部にめつ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つき物を水平に載
   置すべく浴槽に爪片を突設し、前記めつき液供給
   口から供給しためつき液を該浴槽の上縁と被めつ
   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つき装置。