(57)【要約】【課題】  メッキ膜厚を制御可能で、かつ低コストなメッキ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  基板５をメッキするメッキ装置１００であって、一対の端子７０ａ，７０ｂ間に電圧を発生させる電源７０と、電源７０の一方の端子７０ａに接続された陽極２０と、電源７０の他方の端子７０ｂに接続されると共に基板５に対して接触する主陰極３１と、電源７０の他方の端子７０ｂに接続されると共に基板５に対して接触しない副陰極３２と、電源７０の他方の端子７０ｂと主陰極３１との間に直列に接続された主抵抗Ｒ１と、電源７０の他方の端子７０ｂと副陰極３２との間に直列に接続された副抵抗Ｒ２と、を備えるメッキ装置である。【選択図】  図１
2006257531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をメッキするメッキ装置であって、
一対の端子間に電圧を発生させる電源と、
前記電源の一方の端子に接続された陽極と、
前記電源の他方の端子に接続されると共に前記基板に対して接触する主陰極と、
前記電源の他方の端子に接続されると共に前記基板に対して接触しない副陰極と、
前記電源の他方の端子と前記主陰極との間に直列に接続された主抵抗と、
前記電源の他方の端子と前記副陰極との間に直列に接続された副抵抗と、
を備えるメッキ装置。
【請求項２】
前記電源は前記一対の端子間にパルス電流を供給する請求項１に記載のメッキ装置。
【請求項３】
前記主抵抗及び前記副抵抗の内少なくとも一つは可変抵抗である請求項１又は２に記載のメッキ装置。
【請求項４】
前記主陰極は環状形状を有して前記基板の周縁部に接触し、  
前記副陰極は環状形状を有して前記主陰極と対向し、
前記主陰極と前記副陰極との間には絶縁体層が設けられ、
前記主陰極の外径と前記副陰極の外径とが互いに異なる請求項１〜３のいずれかに記載のメッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッド等の製造等において、基板の表面にメッキ膜の形成を行うためにメッキ装置が用いられる。近年のマイクロデバイスの製造においては、基板上の膜厚分布を細かく制御してメッキ膜厚の均一性を高めることが重要である。
【０００３】
メッキ膜厚分布を制御可能なメッキ装置として、例えば、特許文献１に開示されているように、基板の周囲と接触する環状の主陰極、絶縁体を間に挟んで陰極上に積層され基板と接触しない環状の副陰極、及び、基板と離間して対向配置される陽極を備えるメッキ装置が知られている。陽極と主陰極との間には直流主電源が接続され、陽極と副陰極との間には直流副電源が接続されている。
【０００４】
上述のメッキ装置では、直流主電源及び直流副電源によって、陽極及び主陰極間と、陽極及び副陰極間とにそれぞれ異なる電流を供給することができ、メッキ膜の半径方向分布を好適に制御することが可能である。
【０００５】
一方、特開平１０−９２６０２号公報等に開示されるように、パルス電流によってメッキを行うことによりメッキ膜の均一性をさらに高められることが判明している。
【特許文献１】特開２０００−５４１９８号公報
【特許文献２】特開平１０−９２６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のメッキ装置は電源が複数必要なのでコスト高になるという問題がある。特に、複数の電源をそれぞれパルス電流供給可能な電源とすると、さらにコスト高となる。加えて、パルス電流によりメッキを行う場合には、主電源と副電源とでパルスの同期を行わなくてならず、より一層回路構成が複雑になってコスト高になる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、メッキ膜厚を制御可能で、かつ低コストなメッキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るメッキ装置は、基板をメッキするメッキ装置であって、一対の端子間に電圧を発生させる電源と、電源の一方の端子に接続された陽極と、電源の他方の端子に接続されると共に基板に対して接触する主陰極と、電源の他方の端子に接続されると共に基板に対して接触しない副陰極と、電源の他方の端子と主陰極との間に直列に接続された主抵抗と、電源の他方の端子と副陰極との間に直列に接続された副抵抗と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、一つの電源により主陰極及び陽極間、及び、副陰極及び陽極間にそれぞれ電流が供給され、さらに、主抵抗と副抵抗とを好適な値に設定することにより、主陰極及び陽極間に流れる電流値と、副陰極及び陽極間に流れる電流値を所望の値に設定し得る。したがって、電源が一つですむので低コストなメッキ装置が実現され、さらに、主陰極及び陽極間に流れる電流値と、副陰極及び陽極間に流れる電流値とを調節することによりメッキ膜厚分布の制御が可能であり、メッキ膜厚の均一性を高くできる。
【００１０】
ここで、上記の電源は一対の端子間にパルス電流を供給することが好ましい。
【００１１】
メッキにおいてパルス電流を適用するとメッキ膜の均一性がさらに増加する。また、本発明では、比較的高価なパルス電流発生可能な電源が一つですむので、従来のメッキ装置を改造するのに比べてコストがそれほど増加しない。さらに、従来のメッキ装置を改造する場合には、各電源間でパルスを同期させるための手段が必要とされるのに対し、本発明では、一つのパルス電流発生可能電源により、主陰極及び陽極間、及び、副陰極及び陽極間にそれぞれパルス電流が印加されるので、主陰極及び陽極間、及び、副陰極及び陽極間に流れるパルス電流の波形が必然的に同期する。したがって、メッキ膜の均一性を一層向上できるメッキ装置を低コストで実現できる。
【００１２】
また、主抵抗及び副抵抗の内少なくとも一つは可変抵抗であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、主陰極及び陽極間に流れる電流、及び、副陰極及び陽極間に流れる電流の比率を好適に変更できる。
【００１４】
また、主陰極は環状形状を有して基板の周縁部に接触し、副陰極は環状形状を有して主陰極と対向し、主陰極と副陰極との間には絶縁体層が設けられ、主陰極の外径と副陰極の外径とが互いに異なることが好ましい。
【００１５】
これによれば、主陰極の外周面と、副陰極の外周面との距離が十分に確保でき、絶縁層を薄くしても、主陰極と副陰極のショートが抑制されて好ましい。特に、メッキ液の攪拌性を向上する観点からは、絶縁層、主陰極、及び副陰極を薄くすることが望まれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、メッキ膜厚を制御可能でかつ低コストなメッキ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
続いて、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るメッキ装置の概略構成図である。
【００１８】
本実施形態に係るメッキ装置１００は、主として、容器１０、主陰極３１、副陰極（補助電極）３２、陽極２０、電源７０、主可変抵抗Ｒ１、及び副可変抵抗Ｒ２を備えており、基板５の表面にメッキ膜を形成させる装置である。
【００１９】
容器１０は、樹脂製等の容器であり、内部にメッキ対象となる基板５が固定されると共に、内部にメッキ液が貯留される。基板５は導電性基板であり、例えば、表面に銅等の金属材料層が形成された基板が挙げられる。なお、基板上にレジストパターンが設けられていても良い。ここでは、円板状の基板を用いる。また、メッキ液は特に限定されず、公知の種々のメッキ液を利用可能である。
【００２０】
主陰極３１は、導電性材料からなると共に円環形状をなし、基板５上面の周縁部５Ｐを覆うように基板５に対して上から接触して基板５を固定する。したがって、基板５の周縁部５Ｐを除く中央部が外部に露出することとなる。
【００２１】
副陰極３２は、導電性材料からなると共に、主陰極３１とほぼ対応する円環形状をなし、主陰極３１上に、主陰極３１との間に絶縁層４０を介して、主陰極３１と同軸に配置されて重ねられている。副陰極３２の外径Ｄ３２は、主陰極３１の外径Ｄ３１よりも大きく、主陰極３１の外周面３１Ｓと副陰極３２の外周面３２Ｓとは、主陰極３１の環の半径方向に離間している。
【００２２】
絶縁層４０は、環状を呈して主陰極３１と副陰極３２との間に介在し、半径方向内側の端部は主陰極３１の内周面３１ｉを覆って基板５に接触する一方、半径方向外側の端部は副陰極３２の外周面３２Ｓよりも外側に突き出している。
【００２３】
ここで、好適には、主陰極３１の基板５より上の部分の厚みＴ３１は例えば０．１〜１．０ｍｍ、絶縁層４０の厚みＴ４０は例えば０．０５〜０．５ｍｍとすることができる。
【００２４】
陽極２０は、容器１０内の上部に設けられており、基板５と対向する。
【００２５】
主陰極３１、副陰極３２、陽極２０の材料としては、Ｐｔ，Ｎｉ等の金属材料を挙げることができ、絶縁層４０の材料としては、ゴム、樹脂等の絶縁材料が挙げられる。
【００２６】
電源７０は、容器１０の外部に設けられている。この電源７０は、所望の時間幅、所望の電圧値のパルス波（例えば矩形波）を複数回端子７０ａ、７０ｂ間に出力することができる。したがって、電源７０は、端子７０ａ，７０ｂ間にパルス電流を供給可能である。
【００２７】
端子７０ｂは、配線Ｌ１により主陰極３１に接続されている。また、端子７０ｂは配線Ｌ２によって副陰極３２にも接続されている。一方、端子７０ａは配線Ｌ１により陽極２０に接続されている。
【００２８】
さらに、配線Ｌ１には主可変抵抗Ｒ１が接続され、配線Ｌ２には副可変抵抗Ｒ２が接続されている。すなわち、主可変抵抗Ｒ１は主陰極３１と端子７０ｂとの間に直列に接続され、副可変抵抗Ｒ２は副陰極３２と端子７０ｂとの間に直列に接続されている。
【００２９】
主可変抵抗Ｒ１の抵抗値及び副可変抵抗Ｒ２の抵抗値は、それぞれ、メッキ条件等に応じて任意好適な値に設定することができる。通常の場合、Ｒ１＞０，Ｒ１＞０かつＲ１≠Ｒ２である場合が多い。また、絶縁層４０は、主陰極３１と副陰極３２との間で１００ＭΩを超える絶縁体として機能するものであることが好ましい。
【００３０】
続いて、このようなメッキ装置１００の使用方法について説明する。容器１０内にメッキ液を供給し、その後、電源７０によってパルス電流を所定間隔で複数回発生させる。そうすると、主陰極３１と接触する基板５と、陽極２０との間、及び、副陰極３２と陽極２０との間にそれぞれパルス電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。そして、これに応じてメッキ液中のイオンが基板５の表面に析出して基板５上にメッキ膜が生じる。
【００３１】
ここで、一つの電源７０により主陰極３１及び陽極２０間、及び、副陰極３２及び陽極２０間にそれぞれパルス電流が供給される。また、主可変抵抗Ｒ１と副可変抵抗Ｒ２とを好適な値にそれぞれ設定することにより、主陰極３１及び陽極２０間に流れる電流値Ｉ１と、副陰極３２及び陽極２０間に流れる電流値Ｉ２を所望の値に設定し得る。
【００３２】
したがって、電源７０が一つですむので低コストとなり、さらに、電流値Ｉ１と、電流値Ｉ２とを調節することによりメッキ液の条件、基板の条件等に応じて膜厚の均一性の高いメッキ膜の形成が可能である。
【００３３】
また、電源７０によって端子７０ａ，７０ｂ間にパルス電流が供給されるので、パルスでない定電流方式に比べてメッキ膜の均一性がさらに増加する。特に、本実施形態では、比較的高価なパルス電流供給可能な電源７０が一つですむので、従来のメッキ装置の２つの電源をパルス電圧発生可能な電源にしたものと比べてコストを低下できる。
【００３４】
さらに、特に、本実施形態では、電源７０が一つであるので必然的に電流値Ｉ１と電流値Ｉ２とのパルスが同期する。したがって、２つの電源間でパルスを同期させるための、レギュレーター等の同期手段が不要となる。したがって、極めて低コストながら均一性の高いメッキ膜の形成が実現可能である。
【００３５】
また、主可変抵抗Ｒ１及び副可変抵抗Ｒ１のいずれもが可変抵抗であるので、電流Ｉ１、及び、電流Ｉ２の比率を好適に変更できる。
【００３６】
さらに、主陰極３１の外径Ｄ３１と、副陰極３２の外径Ｄ３２とが互いに異なるので、主陰極３１の外周面３２Ｓと、副陰極３２の外周面３２Ｓとの距離が十分に確保でき、絶縁層４０を薄くしていっても、主陰極３１と副陰極３２とのショートが抑制されて好ましい。特に、メッキ液の攪拌性を向上する観点からは、主陰極３１、副陰極３２、及び絶縁層４０を薄くすることが求められており、本実施形態は有効である。
【００３７】
本発明は上記の実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、電源７０として、パルス電流供給可能な電源を用いているが、一定の直流電流を供給する電源でも実施は可能である。
【００３９】
また、上記実施形態では、主陰極３１、副陰極３２、主可変抵抗Ｒ１、及び、副可変抵抗Ｒ２の組み合わせを一つのみ備えているが、この組み合わせを複数備えていてかつ各組み合わせが一つの電源７０に接続されている形態も可能である。この場合、各主陰極３１が基板５の互いに異なる部分に接触する。この場合、一つの基板５に対してその場所毎に異なる電圧を印加可能な多チャンネル型のメッキ装置となり、特に基板が大きい場合等に、メッキ膜の厚みの均一性に大いに資することとなる。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、主可変抵抗Ｒ１及び副可変抵抗Ｒ１はいずれも可変抵抗であるが、一方のみが可変抵抗で他方が固定抵抗である場合、及び、両方が固定抵抗であっても実施は可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、主陰極３１の外径Ｄ３１が副陰極３２の外径Ｄ３２よりも小さいが、主陰極３１の外径Ｄ３１が副陰極３２の外径Ｄ３２よりも大きくてもよい。また、Ｄ３１＝Ｄ３２となっても実施は可能である。
【００４２】
また、上記実施形態において、主陰極３１、副陰極３２及び絶縁層４０の内の少なくとも一つの形状や位置を変えることによって、電流値Ｉ１及び電流値Ｉ２をさらに好適に調節することも可能である。
【００４３】
また、上記実施形態において、メッキ装置はＲ１及びＲ２を備えているが、Ｒ１及びＲ２を備えていないメッキ装置の場合には、主陰極３１、副陰極３２及び絶縁層４０の内の少なくとも一つの形状や位置を変えることによって、電流値Ｉ１及び電流値Ｉ２を調節することができる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
上述の図１の如きメッキ装置を用いてメッキを行った。メッキ対象基板は表面にＮｉＦｅ膜を成膜した直径６インチのセラミック基板、メッキ液はＦｅＣｏメッキ液（硫酸浴）、主可変抵抗Ｒ１＝１Ω、副可変抵抗Ｒ２＝１．２Ω、電源７０から供給するパルスは矩形波であり、パルスのピーク電流１０Ａ、パルスのボトム電流０Ａ、パルス幅１ｓ、デューティー比０．５、主陰極の厚みＴ３１＝０．３ｍｍ、絶縁層の厚みＴ４０＝０．１ｍｍ、副陰極の厚みＴ３２＝２ｍｍとした。
【００４５】
このときの、メッキ膜の膜厚分布を図２に示す。極めて均一性の高いメッキ膜が得られた。また、この時の、主陰極を流れる電流の時間変化と、副陰極を流れる電流の時間変化とを図３に示す。主陰極を流れるパルスと、副陰極を流れるパルスとは同期していた。さらに、メッキ膜の組成分布の均一性も良好であった。
【００４６】
（比較例１）
実施例で用いた電源を２つ用意し、陽極と主陰極の間に一方の電源を接続し、陽極と陰電極との間に他方の電源を接続し、各電源から主陰極及び副陰極に対してパルス電流を供給する以外は実施例１と同様にしてメッキ膜を作成することを２回行った。一回目に形成されたメッキ膜を比較例１Ａとし、二回目に得られたメッキ膜を比較例１Ｂとする。なお、特に、主陰極と副陰極とでパルスの同期は行わなかった。
【００４７】
比較例１Ａ及び比較例１Ｂのメッキ膜の膜厚分布を図４、図５に示す。比較例１及び比較例２も、膜厚分布の均一性が悪く、メッキ膜の組成分布の均一性も悪く、さらに面ヤケも発生した。また、比較例１Ａ及び比較例１Ｂについて、主陰極を流れる電流の時間変化と、副陰極を流れる電流の時間変化とを図６、図７にそれぞれ示す。各電源から発生するパルス電流については、時間Δの位相のズレ、及び、位相の反転がそれぞれおきていた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るメッキ装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のメッキ装置でメッキしたメッキ膜の膜厚分布のグラフである。
【図３】図３は、実施例１のメッキ装置でメッキした際の、主陰極を流れる電流の時間変化及び副陰極を流れる電流の時間変化を示すグラフである。
【図４】図４は、比較例１のメッキ装置でメッキした比較例１Ａのメッキ膜の膜厚分布のグラフである。
【図５】図５は、比較例１Ａのメッキ膜を形成した際における、主陰極を流れる電流の時間変化及び副陰極を流れる電流の時間変化を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１のメッキ装置でメッキした比較例１Ｂのメッキ膜の膜厚分布のグラフである。
【図７】図７は、実施例１Ｂのメッキ膜を形成した際における、主陰極を流れる電流の時間変化及び副陰極を流れる電流の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
５…基板、５Ｐ…周縁部、２０…陽極、３１…主陰極、３２…副陰極、４０…絶縁体層、７０ａ，７０ｂ…端子、７０…電源、Ｒ１…主可変抵抗（主抵抗）、Ｒ２…副可変抵抗（副抵抗）、Ｄ３１…主陰極の外径、Ｄ３２…副陰極の外径、１００…メッキ装置。
【図１】
2006257531.tif 000003
【図２】
2006257531.tif 000004
【図３】
2006257531.tif 000005
【図４】
2006257531.tif 000006
【図５】
2006257531.tif 000007
【図６】
2006257531.tif 000008
【図７】
2006257531.tif 000009