JPH10330987A

JPH10330987A - 電気めっき方法及び装置

Info

Publication number: JPH10330987A
Application number: JP1475698A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Inoue; 聡井上; Toyoaki Tanaka; 豊昭田中; Yoshiaki Nakagawa; 善朗中川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1998-12-15
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JP3405517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バッチ処理により電気めっきを行った場合
に、めっき通電用電極膜及び成膜しためっき膜が非通電
中に腐食されてしまうのを未然に防止できる電気めっき
方法及び装置を提供する。【解決手段】めっき処理毎にめっき液を排出及び供給
して構成されるめっき浴の下部に被めっき体を装着して
電気めっきを行う方法である。被めっき体がめっき浴に
浸漬されておりかつ電気めっきが行われていない間は、
被めっき体が常にカソード電位となるように補助電流を
流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品用の基
板、ＩＣ用のウエハ、薄膜磁気ヘッド用のウエハ又はそ
の他の基板類の電気めっき方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板、ウエハ等の被めっき体へ
電気めっきを行う場合、めっき面異常の発生を防止する
ために、アノード電極をめっき槽の上部に設置し被めっ
き体をめっき槽の下部にめっきすべき面を上方に向けて
装着して通電することが行われる。即ち、めっきすべき
面が下方に向いていると、通電中にこのカソードから発
生する水素がめっきすべき面に触れることからめっき面
異常の多発する恐れがあるためである。

【０００３】従って、この種のめっき処理工程は、各め
っき処理終了毎にめっき槽からめっき液を排出させて抜
き取り、新たな被めっき体をめっき槽下部に装着した後
にめっき液を再び供給させて満たした後、通電してめっ
きを行うといういわゆるバッチ処理で実施される。

【０００４】また、めっき領域内での電流密度分布を均
一化してめっき膜の組成及び膜厚を均一化を可能とする
ために、被めっき体の周縁部に面接触するリング状のカ
ソード用電極を設置することも行われる（特開平４−６
６６９８号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たごとき従来の電気めっき方法によると、バッチ処理を
行った場合、めっき前にめっき液を供給している間に
被めっき体のめっき通電用電極膜がエッチング（腐食）
されてしまう、めっき後にめっき液を排出している間
に被めっき体上に形成しためっき膜がエッチング（腐
食）されてしまうという問題が発生する。

【０００６】従って本発明は、バッチ処理により電気め
っきを行った場合に、めっき通電用電極膜及び成膜した
めっき膜が非通電中に腐食されてしまうのを未然に防止
できる電気めっき方法及び装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、めっき
処理毎にめっき液を排出及び供給して構成されるめっき
浴の下部に被めっき体を装着して電気めっきを行う方法
であって、被めっき体がめっき浴に浸漬されておりかつ
電気めっきが行われていない間は、被めっき体が常にカ
ソード電位となるように補助電流を流す電気めっき方法
が提供される。

【０００８】バッチ処理により被めっき体の電気めっき
を行う場合、めっき液によってめっき通電用電極膜及び
成膜しためっき膜が非通電中に腐食されてしまう原因
は、本発明者の調査研究によれば、被めっき体とカソー
ド用電極との間で電位差が生じ、被めっき体がアノード
電位となってしまうこと、及びめっき液自体が酸性（ｐ
Ｈ２〜３）であることと究明された。このため、本発明
では、被めっき体がめっき浴に浸漬されている間であっ
て電気めっきが行われていない間は補助電流を流して、
被めっき体がめっき浴中にて常にカソード電位となるよ
うにしている。これにより、非通電中にめっき通電用電
極膜及び成膜しためっき膜がめっき液によって腐食され
てしまう恐れがほとんどなくなる。なお、特開昭６３−
１１１１９６号公報には、鋼板の水平連続めっきライン
において、鋼板の電位が補助電極の電位より負電位とな
るように電流を流すことにより、上面のめっき層の溶解
を防止する技術が開示されているが、これは鋼板の連続
めっき処理における上面及び下面のめっき電流を等しく
させるためのものであり、本発明のようにバッチめっき
処理における非通電中の腐食を防止するためのものでは
ない。

【０００９】電気めっきが行われている間も補助電流を
流すようにしてもよいし、電気めっきが行われている間
は補助電流を流さないようにしてもよい。

【００１０】補助電流が、めっき浴中の被めっき体の近
傍に配置された補助アノード電極からめっき浴を介して
被めっき体方向に流される直流電流であることが好まし
い。この補助電流が、０．０１〜０．１Ａ／ｄｍ² （１
Ａ／ｄｍ² ＝１０ｍＡ／ｃｍ²）の直流電流であること
がより好ましい。

【００１１】本発明によれば、さらに、めっき槽と、め
っき槽内に設けられた主アノード電極と、めっき槽内の
下部に装着される被めっき体に接続されるカソード用電
極と、めっき処理毎にめっき液を排出及び供給して構成
されるめっき浴と、被めっき体の近傍となるようにめっ
き槽内に設置された少なくとも１つの補助アノード電極
と、被めっき体がめっき浴に浸漬されている間は、被め
っき体が常にカソード電位となるように補助電流を流す
補助電流電源とを備えた電気めっき装置が提供される。

【００１２】補助電流電源が、０．０１〜０．１Ａ／ｄ
ｍ² の直流の補助電流を流す電源であることが好まし
い。

【００１３】複数の補助アノード電極が、カソード用電
極の周囲に互いに間隔を置いて配置されていることが好
ましい。この場合、補助アノード電極が、カソード用電
極を挟んでめっき槽の対角線上に配置されているかもし
れない。

【００１４】補助アノード電極が、Ｐｔ、Ｎｉ又はＴｉ
から構成されていることも好ましい。

【００１５】カソード用電極が、めっきすべき金属材料
及び被めっき体のめっき通電用金属材料よりイオン化傾
向の大きい金属材料から構成されていることも好まし
い。

【００１６】被めっき体が、薄膜磁気ヘッド用のウエハ
であることが本発明の１つの実施態様である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施形
態を詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の電気めっき装置の一実施形
態における構成を概略的に示す図である。この実施形態
は、薄膜磁気ヘッド用のウエハに、例えばＮｉＦｅ、Ｃ
ｏＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等のＦｅを含有する金属層を形成
するためのバッチ処理による電気めっき装置である。

【００１９】同図において、１０はめっき槽、１１はめ
っき槽１０内の上部に設けられた主アノード電極、１２
はめっき槽１０内の底面部に設けられたリング状のカソ
ード用電極、１３は主アノード電極１１及びカソード用
電極１２間に接続された主電流電源をそれぞれ示してい
る。カソード用電極１２には、ウエハ１４がそのめっき
すべき面が上方に向くように下方から装着され、これに
よりウエハ１４の周縁部がこのカソード用電極１２に面
接触して接続される。めっき槽１０内の底面のカソード
用電極１２の近傍には、カソード用電極１２を挟んでめ
っき槽１０の対角線上に配置された２つの補助アノード
電極１５が設けられている。この補助アノード電極１５
及びカソード用電極１２間には、補助電流を流す補助電
流電源１６が接続されている。この補助電流電源１６
は、ウエハ１４がめっき浴に浸漬されている間は、この
ウエハ１４がめっき浴に対して常にカソード電位となる
ような直流の補助電流を流すように構成されている。

【００２０】主アノード電極１１の材料としては、本実
施形態において４５ＮｉＦｅ（４５ｗｔ％Ｎｉ−５５ｗ
ｔ％Ｆｅ）〜８０ＮｉＦｅ（８０ｗｔ％Ｎｉ−２０ｗｔ
％Ｆｅ）の金属層をめっき成膜する場合、Ｎｉが用いら
れる。カソード用電極１２の材料としては、本実施形態
では、Ｃｕが用いられている。しかしながら、このカソ
ード用電極材料として、めっき成膜する金属層及びウエ
ハ１４に形成されているめっき通電用金属膜の材料より
イオン化傾向の大きい金属材料を用いることが好まし
い。補助アノード電極１５の材料としては、本実施形態
では、Ｐｔ、Ｎｉ又はＴｉが用いられている。

【００２１】めっき浴の組成としては、本実施形態にお
いて４５ＮｉＦｅ〜８０ＮｉＦｅの金属層をめっき成膜
する場合、硫酸ニッケル、硫酸第１鉄、塩化アンモニ
ウム、ほう酸、サッカリンナトリウム、及びラウリル硫
酸ナトリウムによるＮｉＦｅ浴、又は、硫酸ニッケ
ル、硫酸第１鉄、塩化ニッケル、ほう酸、サッカリンナ
トリウム、及びラウリル硫酸ナトリウムによるＮｉＦｅ
浴が用いられる。また、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ等のＦ
ｅを含む金属層をめっき成膜する場合、硫酸ニッケ
ル、硫酸第１鉄、硫酸コバルト、塩化アンモニウム、ほ
う酸、サッカリンナトリウム、及びラウリル硫酸ナトリ
ウムによる金属めっき浴が用いられる。

【００２２】なお、図１は、成膜中の電気めっき装置を
示しており、従って、めっき槽１０内にはめっき浴１７
が存在している。実際には、バッチ処理ゆえに、各めっ
き処理終了毎にめっき槽１０からめっき液が排出されて
抜き取られ、ウエハ１４が交換装着された後にめっき槽
１０にめっき液が再び供給せしめられて満たされ、めっ
き浴１７が形成される。

【００２３】図２〜図５は、このバッチめっき処理の過
程を概略的に示す説明図である。図２は、電気めっき装
置のめっき処理を行う前の状態を示している。この状態
では、シリンダ１８上に設置されたウエハ１４がめっき
槽１０には装着されておらず、まためっき槽１０にはめ
っき液が全く入っていない。もちろん、主電流電源用の
スイッチ１９も補助電流電源用のスイッチ２０も共に開
いた状態にある。

【００２４】図３はめっき処理を開始した直後の状態を
示している。この状態では、ウエハ１４が既にめっき槽
１０に装着されており、めっき液の供給が始まってい
る。即ち、ウエハ１４を設置したシリンダ１８が上昇せ
しめられてカソード用電極１２に密封的に圧接されてお
り、これにより、ウエハプロセス段階で蒸着又はスパッ
タリング等によりウエハ１４上にあらかじめ形成されて
いるめっき通電用の電極膜とカソード用電極１２とが電
気的に接続されて全体がカソードとなるようになされて
いる。ただし、主電流電源用のスイッチ１９は開いたま
まとなっており、めっき成膜は行われていない。供給さ
れためっき液（めっき浴）１７がめっき槽１０内にたま
り、ウエハ１４がこれに浸漬されると、スイッチ２０が
閉じられ、補助電流電源１６から補助アノード電極１５
及びめっき浴１７を介してウエハ１４の方向へ所定の補
助直流電流が流される。これによって、ウエハ１４がカ
ソード電位となり、めっき浴１７によってめっき通電用
の電極膜が腐食されなくなる。

【００２５】図４はめっき成膜を行っている間の状態を
示している。めっき槽１０に供給されためっき液の液面
が主アノード電極１１を越えると主電流電源用のスイッ
チ１９が閉じられ、めっき成膜動作が開始せしめられ
る。この場合も補助電流電源用のスイッチ２０は閉じた
ままであり、従って補助電流は継続して流されている。
同図からも明らかのように、めっき処理中は、めっき液
がめっき槽１０及びタンク２１間で循環される。なお、
このめっき成膜を行っている間のみ、スイッチ２０はを
開いて補助電流を流さないようにしてもよい。

【００２６】図５はめっき処理を終了する直前の状態を
示している。この状態では、スイッチ１９が開かれてお
り成膜動作は終わっているが、ウエハ１４はまだめっき
槽１０に装着されたままとなっており、めっき液１７が
排出中である。排出中のめっき液１７はめっき槽１０内
にたまったままであり、ウエハ１４はこれに浸漬されて
いる。この場合もスイッチ２０が閉じた状態となってお
り、補助アノード電極１５から補助直流電流が流された
状態となっている。これによって、ウエハ１４はカソー
ド電位のまま維持され、成膜されためっき膜がめっき液
１７によって腐食される恐れがなくなる。

【００２７】以上述べたように、本実施形態では、めっ
き液がめっき槽１０に供給されてウエハ１４がこのめっ
き浴１７に浸漬されてから、めっき成膜動作が終了しめ
っき液１７が排出されてウエハ１４がこのめっき浴１７
に浸漬されなくなるまでの間、補助電流が補助アノード
電極１５からカソードであるウエハ１４へ流されるか
ら、このウエハ１４はめっき浴１７に対してカソード電
位に保たれることとなる。従って、めっき浴１７による
めっき通電用の電極膜及び成膜されためっき膜の腐食が
未然に防止できる。成膜されためっき膜は、そのＦｅ成
分が多く含まれているほど、めっき液によって腐食され
易く、例えば５０ＮｉＦｅの膜を成膜する場合にはめっ
き液による腐食が大きな問題となっていたが、本実施形
態によればそのような腐食の問題が完全に解消されるこ
ととなる。

【００２８】なお、主電流電源用のスイッチ１９が閉じ
られ、めっき成膜動作が実際に行われている際は、補助
電流電源用のスイッチ２０を開き、補助電流の供給を停
止するようにしてもよい。この場合、めっき動作終了
後、即ち主電流電源用のスイッチ１９が開かれた時に直
ちに補助電流電源用のスイッチ２０を閉じて補助電流を
流すようにする。

【００２９】図６は従来技術の電気めっき装置及び本実
施形態の電気めっき装置によってめっき成膜されたウエ
ハの薄膜磁気ヘッドの磁極のヨーク部分の断面をＳＥＭ
（走査形顕微鏡）で観察した様子を示す図である。同図
（Ａ）に示すように、従来技術によると、めっきによっ
て絶縁層６０上に形成されたヨーク６１の外周部にめっ
き液による腐食部６２が発生している。これに対して、
同図（Ｂ）に示すように、本実施形態のめっき装置によ
れば、絶縁層６０′上のヨーク６１′の外周部は腐食さ
れた様子が全くない。

【００３０】このように本実施形態によれば、めっき通
電用電極膜及び成膜されためっき膜のめっき液による腐
食が未然に防止できるのみならず、この腐食によって生
ずるめっき膜の膜厚のばらつきが大幅に減少し、膜厚制
御性が飛躍的に向上する。即ち、図７に示すように、従
来技術の電気めっき装置によると、めっき枚数（めっき
処理したウエハ数）に応じてめっき膜の膜厚が大きく変
動するが、本実施形態の電気めっき装置によれば、めっ
き枚数が変化しても膜厚はほぼ一定に保たれている。

【００３１】本発明の電気めっき装置において流すべき
補助電流は、０．０１〜０．１Ａ／ｄｍ² の範囲にある
ことが望ましい。補助電流が、０．０１Ａ／ｄｍ ²より
小さいと、次の表１に示すように、めっき液による腐食
が発生する。表１は、補助電流を変えてめっき処理した
各２０個のサンプルについて、ＳＥＭにより観察するこ
とによって腐食の認められたサンプルの数を表してい
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】また、表１より補助電流が０．０１Ａ／ｄ
ｍ² 以上であれば腐食が認められないことが分かる。し
かしながら、補助電流が０．１Ａ／ｄｍ² を越えると、
補助電流によって形成される、本来めっきすべき金属材
料とは異なる材料の量が増大し成膜されためっき膜の特
性劣化を招いてしまう。さらに、薄膜磁気ヘッドの磁極
は、一般に保磁力Ｈ_C の小さい方が望ましいが、図８に
示す補助電流に対する保磁力特性からも明らかのよう
に、補助電流が０．１Ａ／ｄｍ² を越えると、保磁力が
Ｈ _C＞０．５となってその磁気特性が許容限度を越えて
しまう。

【００３４】上述した実施形態では、２つの補助アノー
ド電極１５がカソード用電極１２の近傍に設けられてい
るが、本発明の電気めっき装置は、１つの補助アノード
電極をカソード用電極の近傍に設けてもよいし、３つ以
上の補助アノード電極をカソード用電極の周囲に互いに
間隔を置いて配置するように構成してもよい。複数の補
助アノード電極をカソード電極の周囲に分散させて設け
ることにより、電流密度分布を均一にすることができ
る。

【００３５】図９は４つの補助アノード電極を設けた場
合のこれら補助アノード電極の配置例を示している。同
図からも明らかのように、４つの補助アノード電極１５
は、カソード用電極１２を挟んでめっき槽１０の対角線
上に、より具体的にはめっき槽１０の４隅に配置されて
いる。

【００３６】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、めっき処理毎にめっき液を排出及び供給して構成さ
れるめっき浴の下部に被めっき体を装着して電気めっき
を行う方法であって、被めっき体がめっき浴に浸漬され
ておりかつ電気めっきが行われていない間は、被めっき
体が常にカソード電位となるように補助電流を流すよう
にしているので、バッチ処理により電気めっきを行った
場合に、めっき通電用電極膜及び成膜しためっき膜が非
通電中に腐食されてしまうのを未然に防止することがで
きる。さらに、この腐食によって生ずるめっき膜の膜厚
のばらつきが大幅に減少し、膜厚制御性が飛躍的に向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気めっき装置の一実施形態における
構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の実施形態における、バッチめっき処理の
過程を概略的に示す説明図である。

【図３】図１の実施形態における、バッチめっき処理の
過程を概略的に示す説明図である。

【図４】図１の実施形態における、バッチめっき処理の
過程を概略的に示す説明図である。

【図５】図１の実施形態における、バッチめっき処理の
過程を概略的に示す説明図である。

【図６】従来技術の電気めっき装置及び図１の実施形態
の電気めっき装置によってめっき処理されたウエハの薄
膜磁気ヘッドのヨーク部分の断面をＳＥＭで観察した様
子を示す図である。

【図７】従来技術の電気めっき装置及び図１の実施形態
の電気めっき装置によってめっき処理した場合の膜厚制
御性を示す図である。

【図８】補助電流に対する保磁力特性を示す図である。

【図９】４つの補助アノード電極を設けた場合のこれら
補助アノード電極の配置例を示す図である。

【符号の説明】

１０めっき槽１１主アノード電極１２カソード用電極１３主電流電源１４ウエハ１５補助アノード電極１６補助電流電源１７めっき浴（めっき液）１８シリンダ１９、２０スイッチ２１タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき処理毎にめっき液を排出及び供給
して構成されるめっき浴の下部に被めっき体を装着して
電気めっきを行う方法であって、該被めっき体がめっき
浴に浸漬されておりかつ電気めっきが行われていない間
は、該被めっき体が常にカソード電位となるように補助
電流を流すことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項２】前記電気めっきが行われている間も前記
補助電流を流すことを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項３】前記電気めっきが行われている間は前記
補助電流を流さないことを特徴とする請求項１に記載の
方法。
【請求項４】前記補助電流が、前記めっき浴中の前記
被めっき体の近傍に配置された補助アノード電極から前
記めっき浴を介して前記被めっき体方向に流される直流
電流であることを特徴とする請求項１から３のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項５】前記補助電流が、０．０１〜０．１Ａ／ｄ
ｍ² の直流電流であることを特徴とする請求項１から４
のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】めっき槽と、該めっき槽内に設けられた
主アノード電極と、該めっき槽内の下部に装着される被
めっき体に接続されるカソード用電極と、めっき処理毎
にめっき液を排出及び供給して構成されるめっき浴と、
前記被めっき体の近傍となるように該めっき槽内に設置
された少なくとも１つの補助アノード電極と、該被めっ
き体がめっき浴に浸漬されておりかつ電気めっきが行わ
れていない間は、該被めっき体が常にカソード電位とな
るように補助電流を流す補助電流電源とを備えたことを
特徴とする電気めっき装置。
【請求項７】前記電気めっきが行われている間も前記
補助電流を流すことを特徴とする請求項６に記載の装
置。
【請求項８】前記電気めっきが行われている間は前記
補助電流を流さないことを特徴とする請求項６に記載の
装置。
【請求項９】前記補助電流電源が、０．０１〜０．１Ａ
／ｄｍ² の直流の補助電流を流す電源であることを特徴
とする請求項６から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】複数の前記補助アノード電極が、前記
カソード用電極の周囲に互いに間隔を置いて配置されて
いることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項１１】前記補助アノード電極が、前記カソー
ド用電極を挟んで前記めっき槽の対角線上に配置されて
いることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】前記補助アノード電極が、Ｐｔ、Ｎｉ
又はＴｉから構成されていることを特徴とする請求項６
から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】前記カソード用電極が、めっきすべき
金属材料及び前記被めっき体のめっき通電用金属材料よ
りイオン化傾向の大きい金属材料から構成されているこ
とを特徴とする請求項６から１２のいずれか１項に記載
の装置。
【請求項１４】前記被めっき体が、薄膜磁気ヘッド用
のウエハであることを特徴とする請求項６から１３のい
ずれか１項に記載の装置。