JPH0741996A - 電着めっき装置 - Google Patents

電着めっき装置

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JPH0741996A
JPH0741996A JP20841993A JP20841993A JPH0741996A JP H0741996 A JPH0741996 A JP H0741996A JP 20841993 A JP20841993 A JP 20841993A JP 20841993 A JP20841993 A JP 20841993A JP H0741996 A JPH0741996 A JP H0741996A
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JP
Japan
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plating
thin film
cathode plate
film wafer
electrodeposition
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JP20841993A
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Kazutoshi Asada
和敏 麻田
Tetsuo Endo
哲雄 遠藤
Satoshi Terui
聡 照井
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Sony Corp
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Sony Corp
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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 9197−5D H01F 41/26

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
JP20841993A 1993-07-31 1993-07-31 電着めっき装置 Withdrawn JPH0741996A (ja)

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Cited By (4)

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