TWI586847B - 電鍍裝置 - Google Patents

Description

電鍍裝置

本發明係關於一種電鍍裝置。更具體而言，本發明係關於一種用以製造使用於各種電子零件之導電圖案之電鍍裝置，特別是關於一種用以藉由電鍍形成平面線圈之電鍍裝置。

近年來，伴隨著電子設備之小型化、薄型化以及輕量化，對於該等所使用之平面線圈零件之形狀，亦需要小型化、薄型化、輕量化，於製品性能方面，亦強烈期望於其體積中提高線圈性能。作為代表性之線圈之製造方法，可列舉藉由蝕刻以及電鍍進行之製造方法。然而，近年來，要求線間隔狹窄且空隙較少之高占空係數線圈，因此藉由電鍍方式進行之製造方法變得不可或缺。作為電鍍方式，下述半加成之製造方法廣為人知。

於半加成法中，於預先形成於絕緣性基板上之基底導體層之表面，以被覆線圈部以外之部分之方式形成抗蝕層，將基底導體層作為基底，藉由利用直流電流進行電鍍而形成導體層。其後，剝離抗蝕圖案後，藉由蝕刻將因剝離抗蝕圖案而露出之無用之基底導體層去除。

於通常之平面線圈之形成中，採用硫酸銅電鍍。硫酸銅電鍍液係將作為主成分之硫酸及硫酸銅混合溶解於溶劑，並向其中添加添加劑以及氯而成之溶液。

於圖4中表示先前之電鍍裝置之概略圖。如圖4所示，先前之電 鍍裝置1具備：用以對被電鍍物10進行電鍍之電鍍槽2、儲存自電鍍槽2溢出之電鍍液3之管理槽4、將電鍍液3自管理槽4向電鍍槽2循環運送之電鍍液運送系統5、以及陽極電極9。

電鍍液運送系統5係由運送電鍍液3之泵6、調整電鍍液3之流量之流量閥7、去除電鍍液中之雜質之過濾器8、以及測量電鍍液3之流量之流量計17構成。

於圖3中表示被電鍍物10之結構例(剖視圖)。被電鍍物10係於基板11之表面形成基底導體層12，並藉由抗蝕層13進行圖案化而成者，具有用以向基底導體層12供給電流之接點部14。

繼而，對先前之電鍍裝置之動作進行說明。首先，將被電鍍物10浸漬於電鍍液3。藉由使電流自陽極電極9向基底導體層12流動，能夠於基底導體層12表面析出金屬。能夠經由接點部14使電流向基底導體層12流動。

此時，於陽極電極表面，構成陽極電極之金屬釋出電子而成為離子，而於電鍍液3中溶出。於基板11之表面形成有基底導體層12，於其表面電鍍液3中之金屬離子接收電子，藉此於基底導體層12之表面析出金屬。電鍍液3自供給口18供給至電鍍槽2，並自電鍍槽2溢出。

於上述構成之先前之電鍍裝置1中，若抗蝕層13浸漬於電鍍液3，則抗蝕層13所包含之微量之有機成分於電鍍液3中溶出。電鍍液3於電鍍槽2與管理槽4之間循環運送並反覆使用，但若長時間使用先前之電鍍裝置1，則電鍍液3中上述抗蝕層溶出物增加，於電鍍膜產生發霧或者突起等不良狀況而成為問題。

為了解決該問題，通常藉由活性碳過濾器對電鍍液進行過濾，去除電鍍液中之抗蝕層溶出物，對電鍍液進行再生。然而，活性碳過濾器之過濾難以選擇性地去除抗蝕層溶出物。

為了解決該問題，提出有一種向電鍍液中添加有機溶劑，將電鍍液中之有機物萃取至該有機溶劑而進行去除之方法(專利文獻1)。

先前技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本專利特開平4-272200號公報

然而，於上述專利文獻1中，無法具體地特定出產生不良狀況之有機物，於有機物之萃取去除中，對電鍍有效之有機物(例如添加劑)之濃度亦會降低。其結果，存在由於添加劑之濃度變化而使電鍍膜之膜質不穩定之問題。

本發明係為了消除上述問題而完成者，其目的在於提供一種電鍍裝置，該裝置不降低有用之添加劑濃度而選擇性地去除電鍍液中之產生不良狀況之有機物，即使長時間使用電鍍裝置，亦不會於電鍍膜產生發霧或者突起。

為了解決上述課題，本發明者等人進行了深入研究，結果發現，電鍍液中之產生不良狀況之有機物係抗蝕層所包含之溶劑成分(以下，亦稱為抗蝕層溶劑成分)之分解物，從而完成本發明。

所謂抗蝕層溶劑成分之分解物，具體而言，係指將包含具有酯鍵之有機溶劑、例如丙二醇單甲醚乙酸酯(PMA)、或乳酸乙酯或者乙酸丁酯等之抗蝕層浸漬於酸性之電鍍液時有機溶劑之酯鍵被水解而生成之分解物。所謂有機溶劑之分解物，具體而言，係羧酸及醇。

本發明之電鍍裝置具備電鍍槽、及以將雜質自電鍍槽內之電鍍液或者會被供給至電鍍槽之電鍍液去除之方式配置之雜質去除機構，且雜質去除機構包括羧酸去除機構以及醇去除機構中之至少一者。藉 此，即使長時間使用電鍍裝置，亦能夠抑制於電鍍膜產生發霧或者突起。

又，本發明之電鍍裝置亦可進而具備接收自電鍍槽供給之電鍍液並將所接收之電鍍液再次供給至上述電鍍槽之管理槽，且羧酸去除機構或者醇去除機構與該管理槽連接。

藉此，能夠抑制電鍍槽內之電鍍液中之濃度變化，進而能夠獲得膜質穩定之電鍍膜。

藉由使用上述電鍍裝置，能夠不降低有用之添加劑濃度而選擇性地去除電鍍液中之產生不良狀況之有機物，從而長期穩定地獲得不產生發霧或者突起之電鍍膜。

1‧‧‧先前之電鍍裝置

2‧‧‧電鍍槽

3‧‧‧電鍍液

4‧‧‧管理槽

5‧‧‧電鍍液運送系統

6‧‧‧泵

7‧‧‧流量閥

8‧‧‧過濾器

9‧‧‧陽極電極

10‧‧‧被電鍍物

11‧‧‧基板

12‧‧‧基底導體層

13‧‧‧抗蝕層

14‧‧‧接點部

15‧‧‧羧酸去除機構(離子層析裝置)

16‧‧‧醇去除機構(蒸餾裝置)

17‧‧‧流量計

18‧‧‧供給口

19‧‧‧雜質去除機構

20‧‧‧第一實施形態中之電鍍裝置

21‧‧‧第二實施形態中之電鍍裝置

圖1係表示第一實施形態之電鍍裝置之概略圖。

圖2係表示第二實施形態之電鍍裝置之概略圖。

圖3係被電鍍物之剖視圖。

圖4係先前之電鍍裝置之概略圖。

(第一實施形態)

以下，對用以實施本發明之較佳之一個形態進行說明。但，本發明之技術思想並不限定於以下之實施形態。

於圖1中表示第一實施形態之電鍍裝置20之概略圖。本實施形態之電鍍裝置20具備：對被電鍍物10進行電鍍之電鍍槽2；儲存自電鍍槽2溢出之電鍍液3之管理槽4；將電鍍液3自管理槽4向電鍍槽2循環運送之電鍍液運送系統5；陽極電極9；以及與電鍍槽連接，將雜質自電鍍液3去除之雜質去除機構19。雜質去除機構19分為羧酸去除機構15及醇去除機構16。

電鍍液3可包含使用於電解電鍍之先前公知之成分，可包含待電鍍金屬之金屬離子、有機酸或者無機酸、以及添加劑。添加劑可使用先前公知者，例如可列舉：氯化物離子、聚乙二醇等非離子界面活性劑之電鍍抑制劑、雙(3-磺丙基)二硫化物等含硫化合物系電鍍促進劑、詹納斯綠(janus green)B等整平劑等。待電鍍金屬之金屬離子係以包含該金屬離子之鹽之形態被添加於電鍍液，於電鍍液3為銅電鍍液之情形時，可列舉硫酸銅、氯化銅、焦磷酸銅等。於電鍍液3為銅電鍍液之情形時，作為有機酸或者無機酸，可使用烷磺酸、硫酸等。

於形成於被電鍍物10之抗蝕層中，包含上述具有酯鍵之有機溶劑。作為此種具有酯鍵之有機溶劑，例如可列舉丙二醇單甲醚乙酸酯(PMA)、乳酸乙酯或者乙酸丁酯等。該等具有酯鍵之有機溶劑浸漬於酸性之電鍍液時被水解而生成之羧酸以及醇成為長時間使用電鍍裝置時於電鍍膜產生發霧或者突起之原因。作為該羧酸之具體例，例如可列舉乙酸、甲酸等。作為該醇之具體例，例如可列舉1-甲氧基-2-丙醇、2-甲氧基-2-丙醇等。

羧酸去除機構15使用能夠選擇性地去除電鍍液中之羧酸之機構。例如，可列舉離子層析裝置、蒸餾裝置等。尤佳為能夠選擇性地去除羧酸之離子層析裝置。作為離子層析裝置，可使用公知之任意者。較佳為使用通常被稱為模擬移動床之裝置。作為蒸餾裝置，只要為能夠將作為雜質含有之羧酸去除者，則無特別限制，較佳為具有加熱至150~160℃之加熱功能之蒸餾裝置。羧酸去除機構15較佳為實質上不將上述之待電鍍金屬之金屬離子、有機酸或者無機酸、以及添加劑自電鍍液3去除者，較佳為通過羧酸去除機構後之電鍍液3中之該等成分之濃度變化相比通過羧酸去除機構前之電鍍液為10質量%以下。

醇去除機構16使用能夠選擇性地去除電鍍液中之醇之機構。例如，可列舉蒸餾裝置、能夠選擇性地去除醇之活性碳過濾器等。此 處，活性碳可較佳地使用擔載有鉑等金屬觸媒者。作為蒸餾裝置，尤佳為能夠選擇性地去除醇之蒸餾裝置。蒸餾裝置可使用通常之蒸餾裝置，較佳為具有加熱至150~160℃之加熱功能之蒸餾裝置。醇去除機構16較佳為實質上不將上述之待電鍍金屬之金屬離子、有機酸或者無機酸、以及添加劑自電鍍液3去除者，較佳為通過醇去除機構16後之電鍍液3中之該等成分之濃度變化相比通過醇去除機構16前之電鍍液3為10質量%以下。

繼而，對藉由圖1所例示之電鍍裝置20進行之電鍍動作進行說明。首先，將被電鍍物10浸漬於電鍍液3。被電鍍物10與上述圖3所示者相同。被電鍍物10藉由使電流自陽極電極9向基板11流動，而能夠於基板11表面析出金屬。電鍍液3自供給口18供給，並自電鍍槽2溢出。

於溢出之電鍍液3中溶出有自被電鍍物10之抗蝕層13溶出之微量之有機成分。若該有機成分於電鍍液3中蓄積而其量超過某一定量，則於電鍍膜產生發霧或者突起等不良狀況。

繼而，對藉由圖1所例示之電鍍裝置20進行之電鍍液3之再生作用進行說明。首先，藉由泵6將包含抗蝕層溶出物之電鍍液3輸送至安裝於電鍍槽2之羧酸去除機構15。於羧酸去除機構15為離子層析裝置之情形時，於離子層析裝置之管柱內填充有強酸性陽離子交換樹脂，藉由使電鍍液3通過強酸性陽離子交換樹脂內，而吸附、去除電鍍液3內之羧酸。強酸性陽離子交換樹脂係使用於苯乙烯-二乙烯基苯共聚物上鍵結有磺酸基的凝膠型之磺酸型強酸性離子交換樹脂。

繼而，將去除了羧酸之電鍍液輸送至醇去除機構16。於醇去除機構16為蒸餾裝置之情形時，於蒸餾裝置內藉由加熱器將電鍍液3調整至醇之蒸發溫度以上。此處，電鍍液3內之醇成為蒸氣，蒸氣通過冷卻管而被液化、去除。變為高溫之電鍍液3通過調整至特定溫度之 冷卻管內並返回電鍍槽2。

即使長時間使用此種具有再生機構之電鍍裝置，亦很少於電鍍膜產生發霧或者突起等不良狀況。其原因在於，上述雜質去除機構19僅選擇性地去除對電鍍膜造成不良狀況之原因物質。

(第二實施形態)

圖2係表示第二實施形態中之電鍍裝置21之構成之圖。於圖2中，雜質去除機構19與管理槽4連接。除此之外，與第一實施形態所記載之電鍍裝置20相同。

藉由將雜質去除機構19與管理槽4連接，能夠使電鍍槽2內之電鍍液3之濃度變化更加均勻。藉此，具有使所獲得之電鍍膜穩定之效果。

實施例

以下，藉由參考例以及實施例對本發明進一步進行說明。

(雜質去除機構之功能確認)

藉由參考例1~3，對硫酸銅電鍍液中之雜質去除機構之效果進行說明。作為硫酸銅電鍍液，以成為硫酸銅五水合物200g/L、硫酸100g/L、鹽酸50mg/L、作為添加劑之聚乙二醇(PEG)100mg/L、雙(3-磺丙基)二硫化物(SPS)8mg/L、詹納斯綠B(JGB)10mg/L之方式製備電鍍液。將合計四塊於直徑6英吋之矽晶圓上以厚度成為30μm之方式塗佈了抗蝕層之基板浸漬於上述硫酸銅電鍍液，放置7天使雜質溶出，而作為試樣溶液。所溶出之雜質係藉由使用離子層析裝置、IR分析及NMR而確認羧酸為乙酸，醇為1-甲氧基-2-丙醇。

(參考例1)

藉由離子層析裝置(THERMO公司製，商品名DX500)去除上述試樣溶液中之羧酸，並藉由蒸餾裝置去除醇。藉由離子層析裝置進行之羧酸之去除係於使用管柱為AS20(管柱徑4mm)、流量為1ml/min之條 件下進行。又，藉由蒸餾裝置進行之醇之去除係於設定加熱溫度為150℃之條件下進行。羧酸以及醇之去除係藉由使所有試樣溶液通過離子層析裝置以及蒸餾裝置一次而進行。

(參考例2)

於上述試樣溶液中，藉由活性碳過濾器去除羧酸以及醇。羧酸以及醇之去除係藉由使所有試樣溶液通過活性碳過濾器一次而進行。

(參考例3)

於上述試樣溶液中未去除羧酸以及醇。

於表1中表示參考例1~3中處理過之電鍍液之各成分之濃度測定結果。由表1可知，參考例1之羧酸濃度及醇濃度與參考例2以及3相比變低。又，添加劑濃度於參考例2中降低，但於參考例1中未降低。

(電鍍裝置之功能確認)

繼而，藉由實施例以及比較例，對屬於本發明之技術範圍之電鍍裝置之效果進行研究。具體而言，藉由該電鍍裝置之連續運轉而確認電鍍膜之變化。作為硫酸銅電鍍液，以成為硫酸銅五水合物200g/L、硫酸100g/L、鹽酸50mg/L、作為添加劑之聚乙二醇100mg/L、雙(3-磺丙基)二硫化物8mg/L、詹納斯綠B 10mg/L之方式製備電鍍液。

(實施例1)

將上述製備之電鍍液投入至於電鍍槽連接有作為雜質去除機構 之離子層析裝置之電鍍裝置，進行電鍍。離子層析裝置之使用條件與上述雜質去除機構之功能確認時之條件相同。

(實施例2)

將上述製備之電鍍液投入至於電鍍槽連接有作為雜質去除機構之蒸餾裝置之電鍍裝置，進行電鍍。蒸餾裝置之使用條件與上述雜質去除機構之功能確認時之條件相同。

(實施例3)

將上述製備之電鍍液如圖1所示投入至於電鍍槽連接有離子層析裝置(羧酸去除機構)以及蒸餾裝置(醇去除機構)之電鍍裝置，進行電鍍。離子層析裝置以及蒸餾裝置之使用條件與上述雜質去除機構之功能確認時之條件相同。

(實施例4)

將上述製備之電鍍液如圖2所示投入至於管理槽連接有離子層析裝置(羧酸去除機構)以及蒸餾裝置(醇去除機構)之電鍍裝置，進行電鍍。離子層析裝置以及蒸餾裝置之使用條件與上述雜質去除機構之功能確認時之條件相同。

(比較例1)

作為比較例，將上述製備之電鍍液投入至圖4所示之先前之電鍍裝置，進行電鍍。

於實施例1~4以及比較例1中，使用於Si晶圓上以厚度成為18μm之方式塗佈抗蝕層，並藉由公知之光微影技術進行了圖案化之基板。於實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、比較例1之裝置中，藉由電解電鍍法以電鍍厚度成為15μm之方式對上述基板進行電鍍。每天對10塊基板進行該操作，確認1天後、30天後、60天後以及90天後之電鍍覆膜之外觀。

將其結果示於表2，根據表2所示之結果可知，與比較例1相比， 任一實施例均能夠獲得相對於長時間之連續運轉而無發霧之電鍍覆膜。若比較實施例1及實施例2，則實施例1更能夠獲得相對於長時間之連續運轉而無發霧之電鍍覆膜。又，若比較實施例3及實施例4，則實施例4更能夠獲得相對於長時間之連續運轉而無發霧之電鍍覆膜。

2‧‧‧電鍍槽

3‧‧‧電鍍液

4‧‧‧管理槽

5‧‧‧電鍍液運送系統

6‧‧‧泵

7‧‧‧流量閥

8‧‧‧過濾器

9‧‧‧陽極電極

10‧‧‧被電鍍物

15‧‧‧羧酸去除機構(離子層析裝置)

16‧‧‧醇去除機構(蒸餾裝置)

17‧‧‧流量計

18‧‧‧供給口

19‧‧‧雜質去除機構

20‧‧‧第一實施形態中之電鍍裝置

Claims (2)

1. 一種電鍍裝置，其具備：電鍍槽；及雜質去除機構，其以將雜質自上述電鍍槽內之電鍍液或者會被供給至上述電鍍槽之電鍍液去除之方式連接；且上述雜質去除機構包括羧酸去除機構以及醇去除機構。
2. 如請求項1之電鍍裝置，其進而具備：管理槽，其接收自上述電鍍槽供給之電鍍液，並將所接收之電鍍液再次供給至上述電鍍槽，上述羧酸去除機構以及醇去除機構中之至少一者與上述管理槽連接。