JPH04143299A - 電解メッキ方法 - 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】 ［概要］ 厚さの均一性に優れたメッキ層を形成する電解メッキ方
法に関し、 広い面積上に均一な厚さを有するメッキ層を形成するこ
とのできる電解メッキ方法を提供することを目的とし、 ＝解液中に対象物を漫１し、陽極から電流を流して対象
物上にメッキ層を形成する電解メッキ方法であって、陽
極か前記対象物のメッキすべき面と対向して配！され、
複数に分割された導電領域を有し、これら複数の導電領
域に流れる′：＆流が別個に制御されるように構成する
。

１産業上の利用分野］ 本発明は、電解メッキに関し、特に厚さの均一性に優れ
たメッキ層を形成する電解メッキ方法に関する。

通常、メッキ層を形成する際は、その厚さが均一である
ことが望まれる。メッキ層によって所定の機能を実現す
る場合、その品質と厚さが均一であることが要求される
。たとえば、超ＬＳＩにおいては、高速化、高集積化を
図るため配線はｉ、ｍ化し、かつ多層化していく、配線
の多層化と共に表面の凹凸は激しくなり易く、その上に
微細パターンを形成することが困難になっていく、また
、配線の微細化と共に必要な電流容量を得るためには−
大きなアスペクト比が要求され−パターン形状の急峻性
か著しくなる。すると、その上に形成する配線の段差被
覆が誼しくなり、信頼性が低下し易い、そこで、下地表
面の平坦化、配線の平坦化等の技術か要求される。所定
の深さの溝内に配線を形成し、平坦な表面を得るような
場合も、対叢とする表面上で均一な厚さが得られないと
、少なくとも局所的な表面の凹凸が生じてしまう、した
がって、平坦な表面を得るためにも、均一な厚さのメッ
キ層を得ることが望まれる。また、厚さに分布か生じて
しまうと、厚い所には必要以上の厚さのメッキ層を形成
せねばならなくなり、材料の浪費となる。

［従来の技術７ 第４図（Ａ１−（Ｃ）を参照して、従来の技術による電
解メッキを説明する。

第４図（Ａ）に、電解メッキ装置の構成を概略的に示す
。

ガラス等の絶縁物からなるメッキ浴槽５１の中に一電解
メッキ液５２を充填し一白金コートしたチタン電極等で
形成された陽［！５３と、メッキ層を形成すべき対象物
５８を電解メッキ液５２中に浸漬する。対象物５８は、
少なくともその表面に導電領域を有することとする。直
？＆を源５５の陽極を、スイッチ５６、電流計５７を介
し′て、陽極５３に接続し、直流電源５５の陰極をメッ
キすべき対象物５８に接続する。

このようにして、ｒＪＩＪ極５３極対３物５８の導電領
域を介して電解メッキ液に電圧が印加されると、電解メ
ッキ液中の陽イオンは陰極に接続された対象物５８に向
かって流れ、対象Ｔｈ５８面上に析出する。このように
して、対象物５８面上にメッキ層か形成される。

ところか、電解メッキ液５２中に形成される電界分布は
、陰極に＃続されな対象物５８の近傍で対象物５８に向
かって集束する。このなめ、対象物の特に端部において
、電気力線が集中する傾向がある。陽イオンは電気力線
に沿って電解メッキ酒５２中を進行するため、電気力線
か集中すると、メッキ層の厚さか厚くなる。

第４図（Ｂ）は、対象′＃Ｒ５８上に形成されたメッキ
層６１の一般的形状を概略的に示す。

対象物５８は、少なくともその表面に導電層５９を有し
、陰極に接続される。陽極５３との間に電圧が印加され
ると、電解メッキ液中に電圧が印加され、陽イオンは対
象物５８表面の導電層５９に向かって進行する。導電層
５９の端部（寸近では、電界集中が生じ、多くの陽イオ
ンを受取るため、メッキ層６１の厚さか厚くなる。この
ようにして、一般に一定の面積上に形成したメッキ層は
、その中央部か薄く、端部か厚くなる傾向を有する。

このような厚さ分布を低減する方法として、電流をパル
ス状に与えるパルス法が提案されている。

第４図（Ｃ）は、パルス法による電解メッキを説明する
ためのＩｌｉ略図である。

電解液５２にパルス状に電圧が与えられると、電圧か与
えられている期間、電解メッキ液５２中の陽イオンは、
図中矢印で表示したように対象物ヲ８の導電層５つに向
かって進む。

しかしながら−パルス幅か短ければ陽イオンか動く距離
は座られている。このため、パルス法によって陽イオン
を駆動すると、一定時間に導電層５９表面に到達する陽
イオンはその表面から限られた厚さの層内に含まれるも
のに限定される。

第４図（Ｃ、）を参照して説明すれば、矢印６２ａで示
す陽イオンは電圧パルスに駆動されて導電層５９に到達
するが、導電層５つ端部よりも外側に外れた位１にある
陽イオン６２ｂは、パルス幅中には導電層５つに到達す
ることかできない。

電圧を続けて印加すれば、陽イオン６２ｂも導電層５９
に到達するが、パルス幅か制限されていると、陽イオン
６２ｂは導電層５つ近ｒｆＩまで到達しても導電層５つ
には到達せず、その後電圧か断たれた期間中に、再び陽
イオンの１度は拡散によって平均化される。

導電層５９から少し離れた位１にある陽イオン６３で考
察すると、以下のようになる。導電層５９とほぼ対向し
て平行の位置にある陽イオン６３ａは、電圧が印加され
ている間、はぼ平行に導電層５９に向かって進む、また
、導電層５９＃！より外れた位置にある陽イオン６３ｂ
は、電圧が印加されている間、導電層５９端部に向かっ
て進む。

電圧の添加される時間が十分長い場合は、このようにし
て導電層５９端部より外側にある陽イオン６３ｂが次第
に濃縮され、導電層５９に到達する時には厚いメッキ層
を形成するようになる。しかしながら、パルス法により
、電圧の印加される時間が制限されていると、導電層５
９＃！部近傍である程度濃縮された陽イオンも、その次
に続く電圧が印加されていない時間中に再び拡散で広が
り、均一な濃度を獲得する。

このようにして、従来は避は難かった導電層端部におけ
るメッキ層の厚さの増加をパルス法によって低減するこ
とが可能となる。

しかしながら、パルス法を用いても、メッキ層の厚さの
不均一をを完全に防止することはできない、特に、電流
が流れる電解メツ−Ｉｒ府の断面積に比較して、メンキ
すべき対象物の面積か比較的広い場合、メッキ層のｌ！
ＩＮ、の差は無視できないものとなってしまう。

［発明が解決しようとする課題１ 以上説明したように、従来の技術によれば、特にメッキ
すべき面積に比較してメッキ液の電流の流れる部分の断
面積があまり大きくない場合、形成されるメッキ層の厚
さ分布は避は鰭かった。

本発明の目的は、広い面積上に均一な厚さを有するメッ
キ層を形成することのできる電解メッキ方法を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による電解メッキ方法は、電解液中に対象物を浸
漬し、陽極から電流を流して対象物上にメッキ層を形成
する電解メッキ方法であって、陽極が対ｔｃ物のメッキ
すべき而と対向して配置され、複数に分割された導電領
域を有し、これら複数の導を領域に流れる電流が別個に
制御されることを特徴とする。

［作用１ 陽極が、複数に分割された導電領域を有し、これら複数
の４電頭域に流れる電流が別個に制御されるため、電解
メッキ液中の電流分布を制御することができる。

電解メッキ府中の電流分布を制御することができるため
、形成されるメ・ツキ層の厚さの均一性を改善すること
ができる。

Ｅ実施ρ１］ 第１図は、本発明の実施例による電解メッキ方法を説明
するための電解メッキ装置の断面図である。

カラス等の絶縁物で形成されたメッキ浴槽！の中には、
電解メッキ液２が充填されている。たとえば、電解メッ
キ液２は金をメッキすべき電解液であり、その主成分と
してシアン化金カリウム、クエン酸、燐酸、硫酸タリウ
ムを含む電解メッキ液（たとえば日本エレクトロブレー
ティングエンジニャース社製テンペレックス４０１　Ａ
ｕＳ解メッキ液）である。

絶縁板上にａ数の分削陽瘉片４をマウントした陽極横道
３が、電解メッキ液２中に浸漬される。

陽極横道°３は、たとえば、テフロン板上にｐｔコート
したＴｉメツシュ電極を形成したものである。

また、陽４［！横道３と対向してメッキすべき対象物８
が浸漬される。対象′Ｊｊ！Ｊ８は、たとえば半絶縁性
ＧａＡｓ等で形成された半導体ウェハ１１の上に、電解
メッキ層を形成するための導電層１２がＴｉ、Ａ　ＩＪ
またはＴｉとＡｕの合金等により形成され、その上に、
電解メッキ層を形成すべきパターンを画定するホトレジ
ストマスク１３を形成したものである。陽極構造３の分
割陽極片と、対象物の導電層との間には、複数の独立［
流電源５ａ〜５ｍか接続されている。直流型ｆｆ５ａ〜
５ｍは、独立Ｃ′−制御できるため、各分割陽極片４に
流れる電流は独立に制御される。対象物８のメッキすべ
き導電層１２近傍において、電解メッキ液２中を流れる
陽イオン濃度が均一となるように、各直流を源を調整し
て分割陽極片４に流れる各を流を制御する。

このようにして、電解メッキ液２中に流れる；流密度を
制御することによって、対象物８上に於−なメッキ層を
得ることが可能となる。

Ｉｌｌｌ積極３上の分ＰＩ陽極片４の分布形状は、任意
に選択できる。陽極を多数の独立片に分割し、多数の直
流を源を用いて電流分布を制御すれば、電解メッキ液中
の電流分布は任意に制御することが可能となる。

直流電源の数を制服しつつ、対象物上で均一なメッキ層
を得ようとする場合は、陽極構造を達成すべき電流分布
を考慮して設計することが望ましい。

第２図（Ａ）、（Ｂ　）　ハ、ＩＩ　［ｉ＋　構３ｆ４
　）ｍｌ　ヲ示を第２図（Ａ）は、同心円環型陽極を用
いる構成例である０図示の構成においては、絶縁物で形
成された陽極支持板３ａ上に形成された中心部の円形電
極４ａ、それを取巻く第１円環電極４ｂ、さらにそれを
取巻く第２円環電′Ｆｆ１４ｃの３つのｉｉ片によって
、陽極が構成されている。これらの陽極片はそれぞれ独
立の直流電源に接続され、その流れる電流か制御される
。メッキすべき対象物かほぼ円形に近い形状である場合
等、半径方向の電流分布があるか、円周方向の電流分布
はほぼ均一である場合に好適な陽極構造である。

第２図（Ｂ）は、行列形陽極構造の例を示す。

ｉ極か３行３列の９元で形成される場合を示すか、元の
数は任意に選択することができる。テフロン等の絶縁物
で形成された陽極指示板３ｂの上に、白金コートしたチ
タン電極等の９つの分割陽極片４１」が配置されている
。これらの分割ｌｌｉ極片４１Ｊは、それぞれ独立の直
流電源に接続してもよいか、そうすると、数多くの直流
を源を必要とすることになる。メッキ層を形成すべき対
象物の形状に合わせて、複数の分割陽極片を接続するこ
ともできる１図示の構成においては、４隅の＠極分割片
か接続され、各片中央部の陽極分割片も相互に接続され
ている。このようにして、３つの直流電源を用いて９つ
の分割陽極片に電流を流している。これらの接続は、陽
極横道上で行なう必要はなく、各分割陽極片を一旦リー
ド線で外部に導出し、スイ／チ回路を介して任意の接続
を形成する等、種々の方法で実行できる。

メッキすべき対象物の形状等の条件に応じて分割陽極片
の数、相互に接続すべき分割陽極片の組合わせ、直流電
源の数を任意に選択できることは当業者に自明であろう
。

第３図は、本発明の他の実施例による電解メッキ方法を
説明するための電解メッキ装！の断面図である。

メッキ浴槽Ｉ、Ｓ解メッキ液２、メッキすべき対象物８
等は第１図に示したものと同等である。

第１図の実施例においては、陽極構造が１つの陽極支持
板の上に形成されていたが、本実施例においては、複数
の陽極支持板の上に陽極構造が分割して形成され、別個
の場所に配置されている。

すなわち、第１図の実施例同様の陽極構造が第１陽極支
持板１４の上に、第１分割陽［７１５を形成することに
よって構成されている。これに加え、メッキすべき対象
物８の近傍に対象物８の周辺部を覆うように、第２陽極
支持板が配置され、第２陽蜘支持板１６の対象物８に向
かう側の表面上に第２分割陽極１７か形成れている。す
なわち、陽極として機能する部材は、第１分割陽極１５
、第２分割陽極１７であり、それらはそれぞれさらに複
数に分割されていてもよい、陽極支持板１４．１６は、
テフロン等の絶縁物によって形成され、分割陽極１５．
１７は、白金コートのチタンを極等によって形成される
０図示の構成においては、第２分割陽極１７は、リング
状の１つのＳ［！で形成され、第１分割陽極１５はさら
に複数の陽極片に分割されている。第１分割陽極１５と
対象物８との１ＳＩｌｌ係を考慮すると、対象物８の周
辺部に対する電流供給は、はぼ第２分割陽極１７によっ
て支配されている。第２分割陽極１７と対象！ＰＩＬ１
８との間に挾まれる電解メンキ液は、その量が制限され
ているなめ、対象物８周辺部に形成されるメッキ層の厚
さは制限される。勿論、直流電源５ｍの電流値を制限す
ることによって、対象物８周辺部に形成されるメッキ層
の厚さは制限できる。第１分割陽極１５から対象物８に
向かってで流れる陽イオンは、第２図陽極支持板１６か
存在しない部分では、第１図の実施例と略同様に流れる
か、第２陽極支持板１６に向かって流れる部分では、第
２陽極支持板１６が絶縁物で形成され、電流遮蔽の効果
を有するため、この部分で陽イオンの流れは遮蔽されて
しまう、このため、第１分割陽極１５から対象物に向か
って流れる陽イオンの流れは、対象物８のほぼ中央部の
みに流れる。さらに、第１分割陽極内での分割された陽
極に流れる電流を制限することによって、対象物８中央
部に流れる電流を均一に制御することができる。

第３図に示す実施例においては、対象物の縁部において
著しい膜厚分布が生じ易い場合、その部分における陽イ
オンの流れを大きく制限することによって均一なメッキ
層の膜厚分布を得るのに適している。

なお、上述の実施例によってメッキすべき金属は、Ａｕ
の他、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ−Ｃｕ、Ｒｕ、およびこれらの
合金等とすることができる６半絶縁制ＧａＡｓ￥ｆｉの
絶縁性の強い基板上にメッキ層を形成する場合には一第
１図において説明したようにその表面に導電層を形成す
ることが望ましい、たとえば、Ｔｉ、Ａｕまたはこれら
の合金をスパッタリング等によって堆積すればよい。

形成すべきメッキ層は、半導体集積回路における微細配
線の他、磁気ディスクにおける磁気材料膜、高周波回路
におけるストリップ配線等、広い面積に旦って均一な膜
厚か要求されるものが好ましい、これらのメッキ層は、
バターニングされるものであっても、全面に形成される
ものであってもよい。

分割陽極は、白金コートのチタン電極の他、不働態化に
効果のある電極構成とするのがよい６分割数は任意であ
るが、電源のコスト等の面からは適当な数とするのがよ
い、たとえば、３インチウェハに均一な膜厚の配線層を
形成する場合には、３分割した円環状電極等を用いるこ
とができる。

電流値としてはたとえば、３〜５　ｍ　Ａ　／　ｃ　ｍ
　２等の電流密度とすればよい。

直流電源は、一定の直流電源を供給するものでも、パル
ス状の直流を供給するものでもよい、パルス状の！：流
を供給する場合、さらに膜厚の均一性を改善することか
可能である。

分割陽極を形成すべき陽極支持板は、テフロンの他、適
当な絶縁材料で形成することができる。

また、連続した板の代わりにメツシュ等、開孔のあるも
のを用いてもよい。

以上実施例に沿って本発明を説明したか、本発明はこれ
らに制限されるものではない、たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、広い面積上に均
一な膜厚を有するメッキ層を形成することか可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による電解メッキ方法を実施
するための電解メッキ装置の断面図、第２図（Ａ＞、（
Ｂ）は、第１図に示した電解メッキ装置に用いることの
できる陽極構造の例を示す平面図、 第３図は、本発明の他の実施例による電解メッキ方法を
実施するための電解メッキ装置の断面図、第４図（Ａ）
〜（Ｃ）は、従来の技術による電解メッキを説明するた
めの図であり、第４図（Ａ）は電解メッキ装置の斜視図
、第４図（Ｂ）は形成されたメッキ層の厚さ分布を示す
断面図、第４図（Ｃ）はパルス法を説明するための概念
図である。 メッキ浴槽 電解メッキ液 陽極構造 分割陽極片 ＴＩＬ流を源 対象物 半導体ウエハ 導電層 ホトレジストマスク 第１陽極支持板 第１分割陽極 第２陽極支持板 第２分割陽極 特許出願人　富士通株式会社−ヘ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電解液中に対象物を浸漬し、陽極から電流を流
   して対象物上にメッキ層を形成する電解メッキ方法であ
   つて、 前記陽極が前記対象物のメッキすべき面と対向して配置
   され、複数に分割された導電領域を有し、これら複数の
   導電領域に流れる電流が別個に制御されることを特徴と
   する電解メッキ方法。