JPS591797B2 - 選択的電気メツキ法 - Google Patents

選択的電気メツキ法

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JPS591797B2
JPS591797B2 JP55027467A JP2746780A JPS591797B2 JP S591797 B2 JPS591797 B2 JP S591797B2 JP 55027467 A JP55027467 A JP 55027467A JP 2746780 A JP2746780 A JP 2746780A JP S591797 B2 JPS591797 B2 JP S591797B2
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plating
electrolyte
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light
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    • Y10S204/07—Current distribution within the bath

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的に電気メッキ速度を局部的に向上させ
るための方法に関するものであり、特に基板上に高分解
能のパターンをマスク無しで電気メッキする技術に関す
るものである。
選択的にメッキする古典的な方法は、多くのステップを
必要とする。
メッキされる表面は最初にマスクされなければならず、
それから続いてマスクがはがされてからメッキされる。
これらの複数ステップは時間を消費し、プロセスのコス
トを増加させる。適当に光導電体に光を当てることによ
り、任意のパターンが光導電体上に写されることが発見
された米国特許第３０１３９５５号公報には、光に当て
てシリコンのドープされた領域におけるメッキを促進す
る光起電力効果を提供するために、これらのドープされ
た領域に光を当てることが示されている。
米国特許第３３４５２７４号及び第３３４５２７５号公
報には、陽極化される領域に光を当てることにより光導
電体基板を陽極化することが示されている。
上記米国特許各公報には、基板又はその部分に光を当て
ることにより、基板上に選択的にパターンを形成する方
法が示されているが、これらの技術は光導電性の基板に
限定されている。
そしてそれらは光源の強さの関数関係によりメッキ速度
の向上がはかられることを示していない。米国特許第３
５０６５４５号公報には、光導電性基板を必要としない
方法が示されている。
この米国特許では、レーザー ・アニーリングによりメ
ッキされる領域を局部的に熱処理することを示している
。アニールされる又は熱処理されるこれらの領域は、熱
処理されない領域に比べて実質的により導電性になり、
それゆえにメッキ速度が増加する。上記米国特許には、
熱処理又はアニールにより結晶質になる非晶質（ＡｍＯ
ｒｐｈＯｕｓ）半導体基板に対してこの技術を使用する
ことを示している。この技術により光導電性基板を有す
る必要性が解決されたが、熱処理により実質的により導
電性となる熱処理可能な基板を必要とする点にまだ使用
上の限定が存在する。ＵｌｔｒａｓＯｎｉｃｓ（Ｍａｒ
ｃｈｌ９７５）、第７９頁乃至第８２頁のＫ．Ｗａｌｋ
ｅｒ及びＣ．Ｔ．Ｗａｌ−Ｋｅｒ著ＦｆＮｅｗＥｘｐｌ
ａｎａｔｉＯｎｓｆＯｒＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓＯｆＥｌ
ｅｃｔｒＯ−ＤｅｐＯｓｉｔｓｂｙＵｌｔｒａｓＯｕｎ
ｄ゛には、超音波のかくはんによりかなり電流密度が増
加し、これによりメツキ速度が増加することが観測され
たと記載されている。
ＥｌｅｃｔｒＯｃｈｅｍｉｃａｌＳＯｃｉｅｔｙｌＡｂ
ｓｔｒａｃｔＪＫｌ６ｌ，ＶＯｌ．７８−２、Ｐａｇｅ
４３４、（１９７８）Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａｌの
ァブストラクト（Ａｂｓｔｒａｃｔ）の中でＭ・Ｐ・Ｄ
ｒａｋｅは、電力入力が４Ｗ／ｄの超音波に基板をさら
すことにより、金のメツキ速度が３倍に向上できること
を指摘している。
この技術により選択的なメツキが起こるが、選択した部
分のメツキのバツクグラウンド・メツキに対する比率が
３となるだけで、マスクなしでは十分な分解能のメツキ
゜パターンを提供するのには不十分である。Ｅｌｅｃｔ
ｒＯｃｈｅｍｉｃａＡｃｔａｌＯｌ・１１８、Ｐａｇｅ
６ｌ９（１９７３）において、Ａ．Ａ．Ｗｒａｇｇ及び
Ａ−Ｋ−Ｎａｓｉｒｕｄｄｉｎは、基板を９１℃まで加
熱することによりメツキ領域においてほぼ７倍の増加が
生じ、沸騰の核発生と共にこの増加は５０倍に近づくこ
とを示している。これゆえに、陰極の加熱により選択的
なメツキが起きるが、Ｄｒａｋｅの技術に関して先に述
べたような制限を受けることになる。ＥｌｅｃｔｒＯｃ
ｈｅｍｉｃａｌＳＯｃｉｅｔｙＡｂｓｔｒａｃｔ２８６
、ＶＯｌ．７７、ｒ；．２、Ｐａｇｅ７５９（１９７７
）のアブストラクトでＢ．Ｌ．Ｂ８８ｔ８ｌ等は、ジニ
ット気流（Ｊｅｔｓｔｒｅａｍ）技術によりパターンが
陰極上に電気メツキされることを示している。
この技術により陽極としても働く気流が陰極に衝突する
。しかしながら、この技術は特別の装置を必要とし、分
解能も実際には約１．２７×１０−３？（＋Ｍｉｌ）に
限定される気流のサイズにより、制限を受けることにな
る。さらに良い分解能も可能であるが、しかしながら、
より細かい気流を提供するためのノズルを作ることは困
難である。その上、使用中にノズルがふさがれる傾向を
生じる。この技術を用いる際の最終的な制限は、パター
ンを達成するために表面をスキヤンする困難さである。
本発明の目的は、電気的に導電性の表面にマスク無しで
メツキする方法を開示することである。
本発明の他の目的は、電気付着速度が向上したメツキ方
法を提供することである。さらに本発明の他の目的は、
集積回路に適した基板上へ付着する方法を提供すること
である。
本発明の他の種々の目的及び利点は、以下の記述及び示
される工業的な適用から当業者には明らかになるであろ
う。本発明の実施により、隣接領域のバツクグラウンド
・メツキを最小にし、陰極の選択領域を選択的に電気メ
ツキすることが可能となる。
陰極は電解物質である溶液中に置かれる。好ましくは、
比較的に熱的に絶縁であり表面に金属層を付着すること
により電気的に導電性になる、電気的には不導電性の基
板を有するように陰極を選ぶと良い。陽極は電解物質中
に置かれ、陰極から離される。エネルギー源は、エネル
ギーが吸収され局部的な加熱を生じる陰極の表面の領域
で集束される。電解槽では正の陽極と負の陰極との間に
電位が印加される。局部的に加熱される領域では、メツ
キ速度が、熱効果を受けない地域のバツクグラウンド・
メツキ速度よりも向上する。本発明の実施例が第１図及
び第２図を参照して述べられる。
第１図には、電解物質１２を含む容器１０が示されてい
る。陰極１４は電解物質１２中に浸されている。陰極１
４は絶縁体及び導電体の合成構造である。陰極１４の合
成構造は、熱的に不伝導の基板１６を有するように準備
される。
典型的には基板は、ガラス又は他の誘電体のような物質
より成る。熱的に絶縁な基板１６は、表面１８へ薄い金
属層１９を付着することにより電気的に導電性となる。
タングステン、モリブデン、ニツケル、銅のような金属
が、熱的に絶縁な基板１６を導電にするのに用いられる
。予備付着される金属層１９の厚さは約３００乃至１０
０００Ａであるのが好ましい。この範囲の下限は適当な
電気的導電性を提供するのに十分であり、一方上限は合
成陰極の制限される熱的伝導性をまだ保証するものであ
り、局部的に加熱される領域の不適当な熱的な広がりを
防ぐものである。換言すれば、陰極材料は、電気メツキ
に必要な電流を導通させるに足る導電性を有すると同時
にビーム熱の不当な拡がりに制限を与えるような熱伝導
性を有するものであれば、本発明の効果を奏しうること
は容易に理解できるであろう。
陽極２０は電解物質１２中に置かれ、陰極１４から離さ
れている。
陽極はプラチナ、パラジウム又は他の貴金属もしくは貴
金属化合物のような適当な物質で作られる。エネルギー
源２２はレンズ・システム２４により集束され、電解物
質１２を通過し陰極１４の金属層１９上に当たるビーム
２６を形成する。
陰極１４では強く吸収されるが電解物質１２によつては
強く吸収されないように波長が選ばれるので、可視及び
赤外のスペクトルにおける電磁放射線が特に有用である
。放射線はレンズ・シスデム２４により集束されるので
、ビーム２６は陰極１４の金属表面１８で領域２７に当
る。ビーム２６は、回転角により陰極１４の所定部分に
ビーム２６が当るようにするスキヤニング・ミラー（Ｓ
ｃａｎ一ＮｉｎｇｍｉｒｒＯｒ） ３０により操作され
る。代わりに、ビーム２６を動かさずに陰極１４の所定
部分に当たるように陰極１４を動かすこともできる。可
視範囲の電磁放射線が用いられる場合には、それはカー
ボンのアークにより発生できるが、好ましくは連続多重
モード又は単一モードのアルゴン゜レーザーもしくはク
リプトンの調整可能なレーザーのようなレーザー光源も
また許容できる光源である。
レーザーは強い強度のエネルギー源２２を提供し、もし
コリメイトされたビーム（ＣＯｌｌｉ一Ｍａｔｅｄｂｅ
ａｍ）のサイズ２６をさらに集束して小さくすることを
望まないなら、レンズ・システム２４の必要性も無くし
てくれる。すべての場合、光の強度は好ましくは約１０
２乃至１０６Ｗ／０１ｉ１のビーム２６を提供するのに
十分であるべきだ。上記値の下限は、メツキ速度を向上
させるのに必要である。
この値は大抵の光導電体を感光するのに必要とされる値
よりも実質的に大きいことを指摘しておかなければなら
ない。これゆえに、本発明は明らかに米国特許第３０１
３９５５号、第３３４５２７４号及び第３３４５２７５
号のものと区別される。上記値の上限は、陰極１４の構
造の熱的変形を避けるように選択されるべきである。
一般に、これにより、マイクロ秒より長い照射及びこれ
に比例してより短いパルス時間に対してより大きな電力
を得るのに、最大の電力入力は約１０６Ｗ／ＣＴｌに制
限されることになる。光ビーム２６が電解物質１２を通
過する時、電解物質１２により強く吸収されるのを避け
るために光の波長を選択することに注意しなければなら
ない。
例えば、もしＮｉ及びＣｕの溶液が電解物質として用い
られるなら、アルゴン・レーザーは許容スペクトルを提
供することになるが、もしＡｕ溶液が用いられるなら、
６４７１Ａに変えられたクリプトン・レーザーにより電
解物質１２によつては強く吸収されない光ビーム２６が
提供される。光ビーム２６が電解物質１２を通過する必
要のない代わりのメツキ・システムも利用できる。
これらの場合には、電解物質の吸収特性は考慮する必要
がない。第２図に、そのような１システムを示す。この
場合、容器１０及び基板１６は少なくとも壁２９と共に
入射ビーム２６を通すように選択される。ビーム２６は
容器の壁２９及び基板１６を通過して、光を吸収する金
属膜１９に当たる。陰極１４と容器１０の壁２９との間
の間隔Ｓを最小にすることにより、ビーム２６が通過す
る液体部分を減少又は排除することができる。第２図を
見てわかるように、他の全ての個所は第１図のものと同
じである。光源２２から放射された光ビーム２６は、光
源２２とレンズ・システム２４の間又は代わりにレンズ
・システム２４と陰極１４との間に設けられた変調器（
ＭＯｄｕｌａｔＯｒ）２８により変調される。
変調速度が遅い場合には変調器２８は機械的な光チヨツ
パ一で良いし、又はもつと速い変調が必要な場合は光学
的な変調器が用いられる。電源３１は陽極２０と陰極１
４との間に接続され、陰極１４を陽極２０に対して負に
している。電源３１により印加される電位の適用を光の
変調と同期させるために、電圧を変調する手段３２が用
いられる。電圧が印加されると、先に述べたように金属
イオンが陰極１４の上に付着する。
バツクグラウンドのメツキ速度を形成する陰極１４の表
面１８′上への金属イオンの一般的な付着も存在するが
、光が当たる領域で選択的なメツキが起こる。光の変調
又はパルス化により、光が当たる領域２７′の付近でよ
り鋭い温度プロフイールが得られ、改良されたメツキ領
域２７′ とバツクグラウンドのメツキとの間の分解能
が向上する。レーザー光の変調は、熱伝導により基板に
生じそして分解能の低下をもたらす熱的な広がりを制限
する効果を有している。
レーザー光とメツキ電圧の同期により、最適の温度勾配
を生じるようにレーザーが基板を局部的に加熱した時に
のみメツキが起こるようにした利点を有することになる
。他の時には変調サイクルの間メツキ電圧は切られ、こ
れゆえにバツクグラウンドのメツキを減少させることに
なる。光を当てられた領域に付着する速度は、光が当た
らないバツクグラウンドに比べて約１０３倍程度大きく
なる。
付着が完了した後陰極をおだやかに食刻することにより
、バツクグラウンドの付着が取り除かれ、一方所定のパ
ターンがそのまま残される。本発明は陰極上に集束され
た単一のビームについて述べてきたが、多くの場所で同
時にメツキするために複数のビームを用いることもでき
る。
以下、本発明の特定の例において、詳細が例示のために
与えられるが本発明はこれに限定されるものではない。
例１ 約１０００λのＮｉが蒸着されたガラス基板が陰極とし
て用いられる。
使用される電解物質は次の構成をなす。陰極と陽極の間
に１．５の直流メツキ電位が印加され、一方２Ｘ１０５
Ｗ／Ｃｄの強度で直径２０μのスポツトを有し電解物質
を通過するビームを提供するために、アルゴン・レーザ
ーは集束される。
光源の進路でｉｌ／秒の速度でミラーを振動させること
により、スポツトは基板を横切つて移動し、陰極に対し
て２０μ秒の実効露光時間を与える。これらの操作条件
のもとでは、０．２乃至０．４μの厚さを有する幅１０
μのラインが作られる。例 約１０００人のｗが蒸着されたガラス基板が陰極として
用いられる。
レーザー源、電解物質及びメツキの条件は、例１と同じ
である。スポツトの直径は例１のものに比べて約２倍以
上減少され、その結果光の電力強度は４倍に増加する。
レーザー・ビームは機械的にチヨツプピングすることに
よりパルス化された。０．３ミリ秒の光のパルスにより
、直径４μのスポツトが生じ、約０．０５μの厚さが得
られた。
例 レーザー源、電解物質、陰極及び操作電圧は例と同じで
ある。
レーザーは例１で述べたように集束されたが、表面を横
切つてスキヤンはされなかつた。露光時間の増加につれ
て、厚さ及びレーザーを用いたＮｉの付着の直径も、以
下の表に示されているように増加する。表を見てわかる
ように、スポツト・サイズにより示されるメツキの分解
能は時間の増加に連れて減少する。
この例で報告されている各場合のバツクグラウンドのメ
ツキの厚さは２００Ａ以下であり、これからレーザーは
メツキ速度を３桁近く増大させることがわかる。
さらに、これらの結果と例１及び例とを比べると、分解
能は光源をパルス化することによりさらに向上できるこ
とがわかつた。
露光時間の減少に連れてスポツト゜サイズが小さくなる
ことに注意すべきだ。例 ５０μの断線により離されて蒸着された２つのｗライン
を有するガラス基板が陰極として用いられた。
多少大きなビーム・サイズを除けば電解物質及び操作条
件は、実質的に例１と同じである。この場合、集束され
たレーザー・スポツトはｗライン間の部分をトレースし
たり再トレースするために動かされ、電気的にｗライン
を再び接続することになるＮｉラインを付着する。接続
前のインピーダンス３Ｘ１０３Ωに比べて接続後は数Ω
のインピーダンスが存在する。上記技術は回路の製造に
も用いられる。例 例１で述べた陰極が用いられる。
用いられる電解物質は次の構成をなす。１の直流メツキ
電圧が印加される。
アルゴン・レーザーが用いられ、直径１５０μのビーム
に集束され、電解物質を通過する。ビームは陰極上に直
径約１４０μのスポツト・サイズを生じる。最終的なビ
ームの電力密度は約１０４Ｗ／（１７７１であり、露光
時間は２０秒である。これらの操作条件のもとで、銅の
スポツトが６μの厚さで１４０μの直径のＮｉ上に付着
される。バツクグラウンド・メツキは観測されなかつた
。例 陰極、電解物質、レーザー及びスポツト・サイズは、例
Ｖで述べたものと同じである。
しかしながら、スポツトは１０秒の周期の間３サイクル
／秒の速度で０．５１？（０．２１ｎ．）の長さのライ
ン上をスキヤンされる。これにより０．３秒の全実効露
光時間が与えられる。この結果ラインは１５０μの幅で
０．５６μの厚さになる。また、例Ｖと同じように光が
当たつた領域のみメツキが起こる。例約１０００Ａｆ）
Ｗが蒸着されたガラス基板が陰極として用いられる。
使用する電解物質は次の構成をなす。ＰＨが４．２乃至
４．５に調整された金シアン化物から成る約５．８Ｘ１
０４ｔ／ＣＣ乃至１．２３Ｘ１０２ｔ／Ｃｃの金の酸溶
液。
１．５Ｖの直流電圧が陰極と陽極の間に印加される。
アルゴン・レーザーは集束され、ガラス基板を通過して
ｗ膜へ至るビームを提供する。強度が１Ｘ１０２Ｗ／（
１−JモV１で直径が３００μ位までのスポツトが、タン
グステン膜を露光するために用いられた。露光時間が増
加するにつれて、レーザーを用いたＡｕ付着の厚さは次
の表に示されているように増加する。例と例の結果を比
べると、メツキ速度はビームの電力密度の関数であるこ
とがわかる。
良好な向上を得るためには、少なくとも１Ｘ１０２ｗ／
ｄの電力密度を用いることが好ましい。以上述べた本発
明の電気メツキの方法は、選択的な付着が所望される適
用に全く適している。この技術により、集積回路及び回
路ボードで使用されるチツプの上に導電ラインを設ける
方法が提供される。これは集積回路を製造したり修理す
るのに非常に適している。最後に、この方法は導電ライ
ンがビデオ・デイスプレイ技術のように付着されなけれ
ばならないような他の適用においても使用されることを
述べておく。
【図面の簡単な説明】
第１図は、選択的なメツキが行なわれる表面にエネルギ
ー・ビームが衝突することを示す本発明の一実施例であ
る。 第２図は、改良されたメツキが行なわれる表面の反対側
にエネルギー・ビームが衝突することを示す本発明の第
２実施例である。１０・・・・・・容器、１２・・・・
・・電解物質、１４・・・・・・陰極、１６・・・・・
・基板、１９・・・・・・金属層、２０・・・・・・陽
極、２２・・・・・・エネルギー源、２４・・・・・・
レンズ・システム、２６・・・・・・ビーム、２８・・
・・・・変調器、３０・・・・・・スキヤニング・ミラ
ー、３１・・・・・・電源、３２・・・・・・電圧変調
手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基板の表面に薄い金属層を付着したエネルギ・
    ビームの局部加熱に適した陰極を準備し、電解物質中に
    離隔して配置された陽極及び陰極間に電圧を印加して陰
    極表面の選択領域に金属メッキ層を形成するに際し、１
    ０＾２Ｗ／ｃｍ＾２乃至１０＾６Ｗ／ｃｍ＾２の範囲の
    強度を有するエネルギ・ビームを上記選択領域に指向さ
    せ加熱することからなる、マスク無しで陰極上にメッキ
    パターン層を形成する電気メッキ法。 ２ 上記エネルギ・ビームは電磁放射線である特許請求
    の範囲第１項記載の電気メッキ法。
JP55027467A 1979-05-08 1980-03-06 選択的電気メツキ法 Expired JPS591797B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37075 1979-05-08
US06/037,075 US4217183A (en) 1979-05-08 1979-05-08 Method for locally enhancing electroplating rates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55148797A JPS55148797A (en) 1980-11-19
JPS591797B2 true JPS591797B2 (ja) 1984-01-13

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ID=21892306

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP55027467A Expired JPS591797B2 (ja) 1979-05-08 1980-03-06 選択的電気メツキ法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4217183A (ja)
EP (1) EP0018500B1 (ja)
JP (1) JPS591797B2 (ja)
BR (1) BR8002800A (ja)
CA (1) CA1159790A (ja)
DE (1) DE3065113D1 (ja)
ES (1) ES491227A0 (ja)

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