JPH0741996A

JPH0741996A - 電着めっき装置

Info

Publication number: JPH0741996A
Application number: JP20841993A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Asada; 和敏麻田; Tetsuo Endo; 哲雄遠藤; Satoshi Terui; 聡照井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】被めっき体である薄膜ウェハーに、めっき膜
厚及びめっき膜質がその表面上で均一となるように電着
めっきを施す。【構成】電着めっき装置を、めっき槽１と、このめっ
き槽１中のめっき浴に侵漬されて配置された陽極部２，
陰極部３，及びめっき液を攪拌するための攪拌手段４
と、めっき槽１の外部に設けられた電源５及び磁界発生
手段６とから構成する。そして、陰極部３を、被めっき
体である薄膜ウェハー３ａ及び補助陰極板３ｂにより構
成する。この補助陰極板３ｂを、円輪形状を有し、その
外径は薄膜ウェハー３ａの外径より大きいリング形状と
して形成し、その内径を薄膜ウェハー３ａの直径よりも
小さく形成する。この補助陰極板３ｂの内周端には、複
数本のツメ形状の突起７を、上記内周端全体に亘って等
間隔に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電着反応によって、例
えば磁気ヘッド用の薄膜ウェハーにめっき層を形成する
電着めっき装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電着反応によって薄膜ウェハー
に電着めっきを施してこの薄膜ウェハーにめっき層を形
成する際、膜厚及び膜質を上記薄膜ウェハー面上で均一
にすることが重要である。

【０００３】電着めっきのプロセスにおける主な制御要
素は、めっき浴の組成，陽極部の寸法、形状及び設置箇
所，被めっき体である陰極部の設置箇所，めっき温度，
上記めっき浴の攪拌，めっき浴のｐＨ，めっき電流及び
めっき電位である。このめっき電流によりめっき層の膜
厚が制御され、合金めっきの場合では、めっき電位によ
りめっき膜の成分金属比、即ちめっき層の膜質が制御さ
れる。従って、上記被めっき体におけるめっき電流密度
を均一にすることは、上記被めっき体の表面に均一に電
着めっきを施すために不可欠である。

【０００４】従来の、例えば磁気ヘッド用薄膜ウェハー
にパーマロイめっきを施すための電着めっき装置は、図
４に示すように、めっき槽１０１と、このめっき槽１０
１中のめっき浴に浸漬された陽極部１０２，陰極部１０
３，及びめっき浴を攪拌するための回転翼１０４と、め
っき槽１０１の外部に設けられた電源１０５及び磁界発
生手段１０６とから構成されている。ここで、陰極部１
０３は、被めっき体である薄膜ウェハー１０３ａ及び補
助陰極板１０３ｂにより構成されている。

【０００５】なお、攪拌手段として回転翼１０４を用い
るのは、以下の理由によるものである。即ち、パーマロ
イのめっきを施す際に、めっき膜に異方性をつける必要
性から、被めっき体に磁場を印加しなければならない。
従ってこの場合、通常の薄膜ウェハーのめっきのように
基板回転と空気攪拌との組合せが使用できないために、
攪拌手段として回転翼１０４を用いる。

【０００６】電源１０５を用いて、陽極部１０２及び陰
極部１０３に電流を流すと、めっき浴内で還元反応が起
こる。この陰極部１０３における還元反応は、以下の反
応式で示される。

【０００７】Ｍ⁺＋ｍｅ^-→Ｍ（Ｍ：金属元素，ｅ：電子，ｍ：価数）・・・（１）２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂↑ （Ｈ：水素）・・・（２）

【０００８】この還元反応により、陰極部である陰極部
１０３の表面に金属が析出し、めっき膜が形成される。
なお、合金の電着めっきでは、複数の金属の（１）式で
示される析出反応が同時に生じている。（１）式に示す
ように、陰極部１０３の表面上及びその近傍では陽イオ
ン（金属イオン）が消費されるため、上記めっき浴中で
陽イオンの濃度勾配が生じる。めっき浴中において陽イ
オンの濃度勾配が生じている部分は、陽イオンのめっき
浴中の移動度、即ち拡散により決定されるために、便宜
的に拡散層と称されている。

【０００９】この電着めっきのプロセスの際、薄膜ウェ
ハー１０３ａの外周部にめっき電流を供給するのみで
は、薄膜ウェハー１０３ａの外周部に電荷が集中して電
荷密度が大きくなり、薄膜ウェハー１０３ａの表面上で
電荷密度に偏りが生じる。従って、被めっき体である薄
膜ウェハー１０３ａの表面上におけるめっき膜の膜厚及
び膜質を均一にするために、図５に示すように、薄膜ウ
ェハー１０３ａの外側に、円輪形状の補助陰極板１０３
ｂを設けて、薄膜ウェハー１０３ａの表面上における電
流密度の均一化を図っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
陰極部１０３においては、図５に示すように、薄膜ウェ
ハー１０３ａと補助陰極板１０３ｂとが面接触をしてい
るために、接触不良が頻繁に生じ、めっき膜の膜厚及び
膜質が不均一となるという問題がある。

【００１１】また、薄膜ウェハー１０３ａに電着めっき
を施す際、薄膜ウェハー１０３ａの表面上に析出するめ
っき膜の膜厚及び膜質のばらつきを最小限に抑えるため
に、薄膜ウェハー１０３ａと補助陰極板１０３ｂとの接
触状態を変化させて、薄膜ウェハー１０３ａの表面上の
電流密度分布を調整する必要がある。ところが、この補
助陰極板１０３ｂを用いる場合、薄膜ウェハー１０３ａ
との接触状態を調整する際に、補助陰極板３ｂの直径の
変更、或は補助陰極板３ｂと薄膜ウェハー１０３ａとの
接触部分の面積の変更のみでしか対応できないため、薄
膜ウェハー１０３ａの表面上の電流密度分布を最適値に
調整することは困難である。

【００１２】現在のところ、上述の問題を解決するため
の補助陰極板１０３ｂの最適化は、未だ確立されていな
い状態にある。

【００１３】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、被めっき体に、め
っき膜厚及びめっき膜質がその表面上で均一となるよう
に電着めっきを施すことができ、被めっき体の品質の信
頼性、及びその歩溜りを大幅に向上させることが可能と
なる電着めっき装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、めっき槽１
と、該めっき槽１中のめっき浴内に陰極部３、陽極部
２、及び攪拌手段４が浸漬され、陰極部３と陽極部２と
の電着反応によって、陰極部３の被めっき体にめっき層
を形成する電着めっき装置において、陰極部３を、被め
っき体である薄膜ウェハー３ａ及び補助陰極板３ｂより
構成し、該補助陰極板３ｂを、その外径を薄膜ウェハー
３ａの外径より大きいリング形状として形成し、内周端
に薄膜ウェハー３ａと接触する複数本のツメ形状の突起
７を設けて構成する。

【００１５】この場合、ツメ形状の突起７の本数を、３
６本以下としてもよい。

【００１６】またこの場合、補助陰極板３ｂの外径を、
薄膜ウェハー３ａの外径の１．４５倍以上としてもよ
い。

【００１７】また更に、ツメ形状の突起７の突出長を、
５ｍｍ以下としてもよい。

【００１８】また、本発明では、ツメ形状の突起７をツ
メ部８に形成し、このツメ部８を補助陰極板３ｂの内周
端に複数個設けて構成してもよい。

【００１９】

【作用】本発明に係る電着めっき装置においては、補助
陰極板３ｂに設けられた複数本のツメ形状の突起７が、
バネ様の弾性を有するので、この複数本のツメ形状の突
起７により薄膜ウェハー３ａが弾性的に保持される。従
って、この補助陰極板３ｂを用いることで、薄膜ウェハ
ー３ａを確実に保持することができ、薄膜ウェハー３ａ
と補助陰極板３ｂとの接触不良を防止することが可能と
なる。

【００２０】また、補助陰極板３ｂの外径と、補助陰極
板３ｂに設けられた複数本のツメ形状の突起７の本数及
び突出長とを変更することで、薄膜ウェハー３ａと補助
陰極板３ｂとの接触状態が変化する。従って、補助陰極
板３ｂの外径と、ツメ形状の突起７の本数及び突出長と
を調節することで、薄膜ウェハー３ａの表面上の電流密
度分布を容易に最適値に調整することが可能となる。

【００２１】また更に、ツメ形状の突起７を有するツメ
部８を、補助陰極板３ｂの内周端に複数個設けること
で、ツメ形状の突起７は薄膜ウェハー３ａのエッジ部分
全体に亘って断続的に接触するようになる。従って、こ
のツメ部８の幅ｈを調整することで、薄膜ウェハー３ａ
のエッジ部分におけるめっき膜の剥離を防止することが
可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係る電着めっき装置をパーマ
ロイの電着めっきに適用した実施例を図１〜図３を参照
しながら説明する。

【００２３】この実施例に係る電着めっき装置は、図１
に示すように、めっき槽１と、このめっき槽１中のめっ
き浴に浸漬されて配置された陽極部２，陰極部３，及び
めっき浴を攪拌するための攪拌手段４と、めっき槽１の
外部に設けられた電源５及び磁界発生手段６とから構成
されている。

【００２４】この陰極部３は、図２に示すように、被め
っき体である薄膜ウェハー３ａ及び補助陰極板３ｂによ
り構成されている。この補助陰極板３ｂは、円輪形状を
有し、その外径は薄膜ウェハー３ａの外径より大きいリ
ング形状として形成され、その内径は薄膜ウェハー３ａ
の直径よりも小さく形成されている。この補助陰極板３
ｂの内周端には、複数本のツメ形状の突起７が、上記内
周端全体に亘って等間隔に形成されている。

【００２５】このツメ形状の突起７は、内側に屈曲され
たＬ字型形状とされ、突出長ｄを有して薄膜ウェハー３
ａを弾性的に保持する。

【００２６】上記実施例に係る電着めっき装置用いるこ
とによって、先ず電源５を用いて陽極部２及び薄膜ウェ
ハー３に電流を流すことにより、めっき浴内で還元反応
が起こり、薄膜ウェハー３の表面にパーマロイが析出す
る。またそれと同時に、磁界発生手段６を用いて、薄膜
ウェハー３に磁場を印加することによって、薄膜ウェハ
ー３の表面に析出したパーマロイに磁気的異方性が与え
られる。このようにして、薄膜ウェハー３の表面に、磁
気的異方性を有するパーマロイのめっき膜が形成され
る。

【００２７】この電着めっきのプロセスの際に、被めっ
き体である薄膜ウェハー３ａの表面上に形成されるめっ
き膜の膜厚及び膜質を均一にするために、薄膜ウェハー
３ａの外側に、上述の円輪形状の補助陰極板３ｂを設け
て、薄膜ウェハー３ａの表面上における電流密度の均一
化を図る。

【００２８】ここで、一つの実験例を示す。この実験例
は、上記実施例に係る電着めっき装置を用いて薄膜ウェ
ハー３ａ（直径ｒ）にパーマロイめっきを施した際の、
補助陰極板３ｂの外径Ｒに対するめっき膜の膜厚Ｄを測
定したものである。なお、この実験例では、ツメ形状の
突起７の本数及び突出長ｄは、各々３６本及び５ｍｍと
した。ここでは、上記実験例の結果から、Ｒ／ｒ（＝
ｋ）と上記めっき膜厚のばらつきの度合との関係を示
す。この上記めっき膜厚のばらつきの度合は、以下の式
で定義される。

【００２９】Ｓ＝｛（Ｄの最大値−Ｄの最小値）／（Ｄの平均値）｝×１００・・・（３）

【００３０】この実験例によれば、ｋ＝１．４５，１．
６０，及び１．８０に対して、Ｓ＝１３．６，２２．
６，及び３３．２となった。Ｓの値が小さい程、上記め
っき膜厚は均一であるので、補助陰極板３ｂの外径が薄
膜ウェハー３ａの直径の１．４５倍のとき、上記めっき
膜厚は最も均一となることがわかる。

【００３１】そこで、補助陰極板３ｂの外径が薄膜ウェ
ハー３ａの直径の１．４５倍として、ツメ形状の突起７
の本数を１８本に減らして上記実験を行ったところ、Ｓ
の値は９．９９と低減した。Ｓ＝１３．６であれば、十
分上記めっき膜厚は均一であるとみなせる。従って、薄
膜ウェハー３ａにパーマロイめっきを施す際に、均一な
めっき膜厚を得るには、補助陰極板３ｂの外径を薄膜ウ
ェハー３ａの直径の１．４５倍以下とし、ツメ形状の突
起７の本数を３６本以下とすればよい。

【００３２】ところで、上記実施例におけるパーマロイ
の電着めっきにおいては、攪拌手段４を用いてめっき浴
を攪拌することで薄膜ウェハー３ａの表面上における物
質交換を速めることにより、薄膜ウェハー３ａの電着反
応を促進している。しかしながら、ツメ形状の突起７の
突出長ｄが大きいと、その近傍では攪拌されためっき浴
の液流にムラが生じ、水素が発生し易くなる。その結
果、ツメ形状の突起７の近傍のめっき膜が剥離すること
がある。

【００３３】上記実験例では、ツメ形状の突起７の突出
長を５ｍｍとしたが、このときは特に問題は生じなかっ
た。従って、ツメ形状の突起７の突出長は、５ｍｍ以下
とすればよい。

【００３４】上記実施例に係る電着めっき装置において
は、補助陰極板３ｂに設けられた複数本のツメ形状の突
起７が、バネ様の弾性を有するので、この複数本のツメ
形状の突起７により薄膜ウェハー３ａが弾性的に保持さ
れる。従って、この補助陰極板３ｂを用いることで、薄
膜ウェハー３ａを確実に保持することができ、薄膜ウェ
ハー３ａと補助陰極板３ｂとの接触不良を防止すること
が可能となる。

【００３５】従って、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘
ってめっき電流密度分布が均一となるように、めっき電
流を薄膜ウェハー３ａに安定に供給することができるの
で、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘って均一な膜厚を
有するパーマロイのめっき膜を形成することができる。

【００３６】それと共に、めっき電流を薄膜ウェハー３
ａに安定に供給することにより、薄膜ウェハー３ａの表
面におけるめっき電位が、その表面全体に亘って均一と
なるので、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘って均一な
膜組成、即ち均一な膜質を有するパーマロイのめっき膜
を形成することができる。

【００３７】更に、上記実施例に係る電着めっき装置に
おいては、補助陰極板３ｂの外径と、補助陰極板３ｂに
設けられた複数本のツメ形状の突起７の本数及び突出長
とを変更することで、薄膜ウェハー３ａと補助陰極板３
ｂとの接触状態が変化する。従って、補助陰極板３ｂの
外径と、ツメ形状の突起７の本数及び突出長とを調節す
ることで、薄膜ウェハー３ａの表面上の電流密度分布を
容易に最適値に調整することが可能となる。

【００３８】上記実施例に係る電着めっき装置において
は、補助陰極板３ｂの外径を薄膜ウェハー３ａの直径の
１．４５倍以下とし、ツメ形状の突起７の本数及び突出
長ｄを各々３６本以下及び５ｍｍ以下とすることによっ
て、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘って更に均一な膜
厚及び膜質を有するパーマロイのめっき膜を形成するこ
とが可能となる。

【００３９】次に、上記実施例の変形例を、図３を参照
しながら説明する。なお、図２と対応するものについて
は同符号を記す。

【００４０】この変形例は、上記実施例とほぼ同様の構
成を有するが、図３に示すように、ツメ形状の突起７を
ツメ部８に形成し、このツメ部８を補助陰極板３ｂの内
周端に複数個（図示の例では４個）設けて構成している
点で異なる。

【００４１】上記実施例に係る電着めっき装置は、複数
本のツメ形状の突起７が、補助陰極板３ｂの内周端全体
に亘って等間隔に形成されているため、ツメ形状の突起
７が薄膜ウェハー３ａのエッジ部分全体に亘って連続的
に接触することになる。その結果、この電着めっき装置
を用いて薄膜ウェハー３ａにパーマロイめっきを施す際
に、ツメ形状の突起７が接触する薄膜ウェハー３ａのエ
ッジ部分において、まれにめっき膜が剥離する場合があ
る。

【００４２】そこで、上記変形例に係る電着めっき装置
では、ツメ形状の突起７を有するツメ部８の幅ｈを調整
することで、薄膜ウェハー３ａのエッジ部分におけるめ
っき膜の剥離を防止する。

【００４３】上記変形例に係る電着めっき装置において
は、ツメ部８の幅を３ｃｍとして、上記実験例と同じ実
験を行ったところ、特に問題は生じなかった。従って、
ツメ部８の幅は、３ｃｍ以下とすればよい。

【００４４】上記変形例に係る電着めっき装置において
は、上記実施例と同様に、補助陰極板３ｂに設けられた
複数本のツメ形状の突起７が、バネ様の弾性を有するの
で、この複数本のツメ形状の突起７により薄膜ウェハー
３ａが弾性的に保持される。従って、この補助陰極板３
ｂを用いることで、薄膜ウェハー３ａを確実に保持する
ことができ、薄膜ウェハー３ａと補助陰極板３ｂとの接
触不良を防止することが可能となる。

【００４５】従って、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘
ってめっき電流密度分布が均一となるように、めっき電
流を薄膜ウェハー３ａに安定に供給することができるの
で、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘って均一な膜厚を
有するパーマロイのめっき膜を形成することができる。

【００４６】それと共に、めっき電流を薄膜ウェハー３
ａに安定に供給することにより、薄膜ウェハー３ａの表
面におけるめっき電位が、その表面全体に亘って均一と
なるので、薄膜ウェハー３ａの表面全体に亘って均一な
膜組成、即ち均一な膜質を有するパーマロイのめっき膜
を形成することができる。

【００４７】更に、上記変形例に係る電着めっき装置に
おいては、上記実施例と同様に、補助陰極板３ｂの外径
と、補助陰極板３ｂに設けられた複数本のツメ形状の突
起７の本数及び突出長とを変更することで、薄膜ウェハ
ー３ａと補助陰極板３ｂとの接触状態が変化する。従っ
て、補助陰極板３ｂの外径と、ツメ形状の突起７の本数
及び突出長ｄとを調節することで、薄膜ウェハー３ａの
表面上の電流密度分布を容易に最適値に調整することが
可能となる。

【００４８】また更に、ツメ形状の突起７を有するツメ
部８を、補助陰極板３ｂの内周端に複数個設けること
で、ツメ形状の突起７は薄膜ウェハー３ａのエッジ部分
全体に亘って断続的に接触するようになる。従って、こ
のツメ部８の幅ｈを調整することで、薄膜ウェハー３ａ
のエッジ部分におけるめっき膜の剥離を防止することが
可能となる。

【００４９】上記変形例に係る電着めっき装置において
は、補助陰極板３ｂの外径を薄膜ウェハー３ａの直径の
１．４５倍以下とし、ツメ形状の突起７の本数及び突出
長ｄを各々３６本以下（即ち、ツメ部１つにつき９本以
下）及び５ｍｍ以下とし、更に、ツメ部８の幅ｈを３ｃ
ｍ以下とすることによって、薄膜ウェハー３ａの表面全
体に亘って更に均一な膜厚及び膜質を有するパーマロイ
のめっき膜を形成することが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係る電着めっき装置によれば、
めっき槽と、該めっき槽中のめっき浴内に陰極部、陽極
部、及び攪拌手段が浸漬され、上記被めっき体と上記陽
極部との電着反応によって、上記陰極部の被めっき体に
めっき層を形成する電着めっき装置において、上記陰極
部を被めっき体である薄膜ウェハー及び補助陰極板より
構成し、該補助陰極板をその外径が上記薄膜ウェハーの
外径より大きいリング形状に形成し、内周端に上記薄膜
ウェハーと接触する複数本のツメ形状の突起を設置して
構成したので、上記被めっき体に、めっき膜厚及びめっ
き膜質がその表面上で均一となるように電着めっきを施
すことができ、上記被めっき体の品質の信頼性、及びそ
の歩溜りを大幅に向上させることが可能となる。

【００５１】また、本発明に係る電着めっき装置によれ
ば、上記ツメ形状の突起をツメ部に形成し、このツメ部
を上記補助陰極板の内周端に設けたので、上記被めっき
体にめっき膜厚及びめっき膜質がその表面上で更に均一
となるように電着めっきを施すことができ、上記被めっ
き体の品質の信頼性、及びその歩溜りを更に大幅に向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る電着めっき装置を模式的に示す正
面図である。

【図２】実施例に係る電着めっき装置の陰極部を構成す
る薄膜ウェハー及び補助陰極板を模式的に示す平面図及
び側面図である。

【図３】実施例に係る電着めっき装置の変形例の陰極部
を構成する薄膜ウェハー及び補助陰極板を模式的に示す
平面図及び側面図である。

【図４】従来例に係る電着めっき装置を模式的に示す正
面図である。

【図５】従来例に係る電着めっき装置の陰極部を構成す
る薄膜ウェハー及び補助陰極板を模式的に示す平面図及
び側面図である。

【符号の説明】

１・・・めっき槽２・・・陽極部３・・・陰極部３ａ・・・薄膜ウェハー３ｂ・・・補助陰極板４・・・攪拌手段５・・・電源６・・・磁界発生手段７・・・ツメ形状の突起８・・・ツメ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 5/31 Ｍ 9197−5ＤＨ０１Ｆ 41/26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき槽と、該めっき槽中のめっき浴内
に陰極部、陽極部、及び攪拌手段が浸漬され、上記陰極
部と上記陽極部との電着反応によって、上記陰極部の被
めっき体にめっき層を形成する電着めっき装置におい
て、上記陰極部は、上記被めっき体である薄膜ウェハー及び
補助陰極板より成り、該補助陰極板は、その外径が上記
薄膜ウェハーの直径より大きいリング形状を有し、内周
端に上記薄膜ウェハーと接触する複数本のツメ形状の突
起を有することを特徴とする電着めっき装置。
【請求項２】上記ツメ形状の突起の本数を、３６本以
下とすることを特徴とする請求項１記載の電着めっき装
置。
【請求項３】上記補助陰極板の外径を、上記薄膜ウェ
ハーの直径の１．４５倍以上とすることを特徴とする請
求項１又は２記載の電着めっき装置。
【請求項４】上記ツメ形状の突起の突出長を、５ｍｍ
以下とすることを特徴とする請求項１，２又は３記載の
電着めっき装置。
【請求項５】上記ツメ形状の突起は、ツメ部に形成さ
れ、このツメ部が上記補助陰極板の内周端に設けられて
いることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の電
着めっき装置。