(57)【要約】本発明は、電解質（７）を供給するための電解質供給装置（１２）及び電解質分配装置（１３）を有するフロー発生器（２ａ、２ｂ）に関する。本発明はまた、上記のタイプのフロー発生器（２ａ、２ｂ）を有する成膜装置（１、３３、３５）及び対象物（４）の表面（２８）に材料を成膜するための方法に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー発生器（２ａ、２ｂ）であって、
電解質（７）を供給するための電解質供給装置（１２）と、
電解質分配装置（１３）と、
を備えるフロー発生器（２ａ、２ｂ）。
【請求項２】
前記電解質分配装置（１３）は、少なくとも１つの第１の分配板（１４）を備えることを特徴とする請求項１に記載のフロー発生器（２ａ、２ｂ）。
【請求項３】
前記電解質分配装置（１３）は、前記電解質（７）のフローの方向に関して下流側に前記第１の分配板（１４）に対向配置された少なくとも１つの更なる分配板（１５）を備えることを特徴とする請求項２に記載のフロー発生器（２ａ、２ｂ）。
【請求項４】
前記分配板（１４、１５）の少なくとも一方、特に前記分配板（１４、１５）の各々は、前記電解質（７）が流通可能な開口が設けられた板、好ましくは多孔板であることを特徴とする請求項２又は３に記載のフロー発生器（２ａ、２ｂ）。
【請求項５】
前記電解質分配装置（１３）は、前記電解質（７）のフローの方向に関して上流側に前記第１の分配板（１４）に対向配置された少なくとも１つの分配管（３４）を備え、前記第１の分配板（１４）から離れる向きの側に出口開口を備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のフロー発生器（２ａ、２ｂ）。
【請求項６】
対象物（４）の表面（２８）に材料を成膜するための成膜装置（１、３３、３５）であって、請求項１〜５の何れか一項に記載のフロー発生器（２ａ、２ｂ）及び対象物ホルダ（３）を備える成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項７】
前記フロー発生器（２ａ、２ｂ）は、前記対象物ホルダ（３）に向く出口開口（１１）を有する、一方の側に開口したハウジング（１０）を備え、該ハウジング（１０）は、前記電解質（７）が前記電解質供給装置（１２）によって前記ハウジング（１０）に誘導可能となるように前記電解質供給装置（１２）に接続され、前記電解質分配装置（１３）はハウジング（１０）内に配置されることを特徴とする請求項６に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項８】
前記ハウジング（１０）は前記対象物ホルダ（３）からある距離だけ離れて配置され、該距離は最大２ｃｍ、好ましくは最大１．５ｃｍ、特に好ましくは最大１ｃｍであることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項９】
前記ハウジング（１０）の前記流出開口（１１）は、その幅が、前記対象物（４）を収容するように設けられた前記対象物ホルダ（３）の開口の幅の少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応し、及び／又は高さが、前記対象物（４）を収容するように設けられた前記対象物ホルダ（３）の開口の高さの少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように寸法取りされていることを特徴とする請求項７又は８に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１０】
前記電解質分配装置（１３）と前記対象物ホルダ（３）の間に配置され、前記電解質（７）が流通可能なアノード（２０）を備え、前記アノード（２０）は、好ましくは、その幅が、前記対象物（４）を収容するように設けられた前記対象物ホルダ（３）の開口の幅の少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応し、及び／又は高さが、前記対象物（４）を収容するように設けられた前記対象物ホルダ（３）の開口の高さの少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように寸法取りされていることを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１１】
前記フロー発生器（２ａ、２ｂ）は、電解質フロー（３１）の部分的遮蔽のための及び／又は前記アノード（２０）から生ずる電界線の部分的遮蔽のための、前記アノード（２０）と前記対象物ホルダ（３）の間に配置されているフローバッフル（２７）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１２】
前記対象物ホルダ（３）は、前記対象物（４）に電気的に接触するための、特に前記対象物（４）の縁（３０）に電気的に接触するための複数の接点（２９）を備え、前記接点（２９）は、好ましくは、前記対象物（４）を収容するように設けられた前記対象物ホルダ（３）の開口の縁にわたって等間隔に分布して配置されていることを特徴とする請求項６〜１１の何れか一項に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１３】
オーバーフロー堰（６）及び排管（９）、特に前記電解質（７）をオーバーフロー槽（５）から引き出すための孔が設けられた排管（９）を有する前記オーバーフロー槽（５）を備え、前記フロー発生器（２ａ、２ｂ）が前記オーバーフロー槽（５）内に配置されていることを特徴とする請求項６〜１２の何れか一項に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１４】
前記オーバーフロー槽（５）の少なくとも一部が配置された貯留槽（８）と、
前記貯留槽（８）から前記電解質（７）をポンピングするための及び前記貯留槽（８）からポンピングされた電解質（７）を前記フロー発生器（２ａ、２ｂ）の前記電解質供給装置（１２）に搬送するための、前記貯留槽（８）に接続された第１のポンプ（２１）と、
前記排管（９）から前記電解質（７）をポンピングするための及び前記排管（９）からポンピングされた電解質（７）を前記貯留槽（８）に搬送するための、前記排管（９）に接続された第２のポンプ（２２）と、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の成膜装置（１、３３）。
【請求項１５】
好ましくは前記フロー発生器（２ａ、２ｂ）と同じ構成で設計された更なるフロー発生器（２ａ、２ｂ）を備え、前記対象物ホルダ（３）は、前記２つのフロー発生器（２ａ、２ｂ）の間に配置されていることを特徴とする請求項６〜１４の何れか一項に記載の成膜装置（１、３３、３５）。
【請求項１６】
対象物（４）の表面（２８）に材料を成膜する方法であって、電解質（７）が前記対象物（４）の前記表面（２８）に導かれる、方法。
【請求項１７】
前記対象物（４）の前記表面（２８）の面法線に平行に又は実質的に平行に方向付けられる前記電解質（７）のフロー（３１）が展開されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電解質（７）は、該電解質（７）の前記フロー（３１）によって前記対象物（４）の前記表面（２８）に導かれることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記対象物（４）の前記表面（２８）への前記電解質（７）の前記フロー（３１）は、前記対象物（４）から前記表面（２８）に沿って離れる方向に、好ましくは前記対象物（４）の前記表面（２８）に平行に又は実質的に平行に方向転換及び誘導されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電解質（７）の前記フロー（３１）の一部が上方に方向転換されて上向き部分的フロー（３２ａ）を形成し、前記電解質（７）の前記フロー（３１）の更なる一部が下方に方向転換されて下向き部分的フロー（３２ｂ）を形成し、該下向き部分的フロー（３２ｂ）の体積流量は、下方に向けられる前記部分的フロー（３２ｂ）の前記体積流量が上向き部分的フロー（３２ｂ）の前記体積流量と同じ又は実質的に同じとなるように調整されることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記対象物（４）に向けられる電解質フロー（３１）は、前記対象物（４）の前面及び背面の双方に流れ、前記前面側の電解質フロー（３１）及び前記背面側の電解質フロー（３１）の前記体積流量は、該２つの体積流量が同じ又は実質的に同じとなるように調整されることを特徴とする請求項１６〜２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は、金属層、特に、銅、ニッケル、金、銀及び／又は錫の層が前記対象物（４）に成膜されるめっきコーティング方法であることを特徴とする請求項１６〜２１の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロー発生器、成膜装置及び対象物の表面への材料の成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に成膜された層の層厚分布及びコーティング品質への要求は、とりわけ、達成されるべき均質性に関して、ますます高くなっている。これは、例えば、無線又は高周波技術において用いられる部品のめっき成膜層に特に当てはまる。
【０００３】
無線及び高周波技術では大電流が用いられることが多いため、層厚に大きく依存する部品のオーム抵抗又はインピーダンスは、部品の重要な物理的パラメータとなる。部品が不均質な層厚を有すると、これは部品の電気的特性に悪影響を及ぼし得る。
【０００４】
これまで、コーティング対象物に達する電解質のフローは、分配管、エダクタ（ｅｄｕｃｔｏｒｓ）、ベンチュリノズルなどによって実現されてきた。この種の流入フローは、対象物に近接する電解質の無秩序かつ制御不能な渦流をもたらす。結果として、製品の品質は制限される。無秩序な流入フロー、少ない接点数及び方向性のない電界線に起因して、経験上、均質な層厚分布が保証可能でなくなることが分かっている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、フロー発生器、成膜装置及び材料の成膜方法を提供する課題に基づき、それにより、改善された層、特に、より均質な層を成膜可能となる。
【０００６】
この課題は、独立請求項の課題によって本発明に従って達成される。
【０００７】
本発明の好適な展開の各々は、従属請求項の課題となる。本発明によるフロー発生器又は本発明による成膜装置は、本発明による方法に有利に採用され得る。
【０００８】
本発明は、コーティング対象物への電解質のより均質な流入フローを可能とする。したがって、本発明は、特に、達成されるべき均質性に関して、厚さ分布及びコーティング品質についての高まる要求を満たすことを可能とする。より厳しい仕様の、より良好な高性能部品、特に、半導体部品又は素子が、結果として本発明によって製造可能となる。
【０００９】
本発明は、とりわけ、例えば、主に銅を有する、ただし、ニッケル、金、銀及び／又は錫も有する基板などの対象物の電気化学的コーティング（めっき）に有利に適用可能である。本発明は、例えば、能動又は受動部品、特に高周波技術及び無線周波技術において使用されるような部品のためのセラミック基板へのめっき的（ガルバニック、ｇａｌｖａｎｉｃ）又は電気化学的成膜、さらには半導体、特に、半導体基板及び回路基板への成膜に有利に採用可能である。
【００１０】
本発明によるフロー発生器は、電解質を供給するための電解質供給装置及び電解質分配装置を備える。
【００１１】
本発明に関して、電解質とは、電界の影響下で、方向付けされた態様で移動可能なイオンを含有する液体をいう。本発明では、イオンは、好ましくは金属イオンである。
【００１２】
本発明の実施形態の好適な一形態では、電解質分配装置は、少なくとも１つの第１の分配板（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ  ｐｌａｔｅ）を備える。
【００１３】
電解質分配装置が、第１の分配板に対向配置される少なくとも１つの更なる分配板を、電解質のフローの方向に関して下流側に備えていればさらに有利である。第１及び更なる分配板は、有利なことに、相互に対して平行に配置される。
【００１４】
２つの分配板の使用によって、電解質フローの２段の均質化が実現可能となる。第１の分配板を用いて、電解質フローの事前均質化が達成可能となる。第２の分配板を用いて、事前均質化された電解質フローの微細な均質化が達成可能となる。
【００１５】
上記分配板の少なくとも１つ、特に、上記分配板の各々は、電解質が流通可能な開口が設けられた板、好ましくは多孔板であり得る。
【００１６】
更なる分配板に追加して又はその代替として、電解質分配装置は、電解質のフローの方向に関して上流側に第１の分配板に対向配置された少なくとも１つの分配管（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ  ｐｉｐｅ）を備え得る。これは、有利なことに、フロー発生器の電解質供給装置に接続される。
【００１７】
電解質分配装置が分配管を備える変形実施形態では、分配管が、電解質フローの事前均質化に使用され得る。第１の分配板及びもしあれば更なる分配板は、この場合、分配管を用いて事前均質化を経た電解質フローの更なる均質化に用いられてもよい。
【００１８】
分配管が、第１の分配板から離れる向きの側に出口開口を有していればさらに好適である。一方で、分配管は、好ましくは、第１の分配板を向く側には出口開口を有さない。
【００１９】
対象物の表面への材料の成膜のための本発明による成膜装置は、本発明によるフロー発生器、及び対象物ホルダを備える。
【００２０】
成膜装置の好適な用途は、コーティング対象物への金属層のめっき成膜（ガルバニック堆積（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））のための用途である。
【００２１】
材料が成膜されるべき対象物は、有利なことに、対象物ホルダにおいて取外し可能に固定され得る。対象物ホルダは、例えば、対象物を収容する開口が設けられたフレームとして設計可能である。この開口の寸法は、好ましくは、コーティング対象物の寸法に対応する。
【００２２】
対象物ホルダが、電解質分配装置の単数の分配板に対して又は複数の分配板に対して平行に配置されればさらに有利である。
【００２３】
本発明の実施形態の好適な一形態では、フロー発生器は、流出開口が対象物ホルダに向いた状態で一方の側に開口したハウジングを備える。ハウジングは、有利なことに、電解質のフローを対象物ホルダに、又はコーティング対象物が対象物ホルダに固定されている場合には対象物に誘導するように作用する「乱流ボックス（ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ  ｆｌｏｗ  ｂｏｘ）」を形成する。電解質でコーティングされる対象物の鉛直流入フローは、特に、ハウジングを用いて達成可能となる。
【００２４】
電解質が電解質供給装置を介してハウジングに誘導可能となるようにハウジングが電解質供給装置に接続されればさらに便利である。上記電解質分配装置は、好ましくは、ハウジング内に配置される。電解質のフローの方向に関して電解質分配装置の下流に位置するハウジングの領域が、有利なことに、ハウジング内で展開される電解質フローが対象物ホルダ又はコーティング対象物に誘導される流路を形成する。
【００２５】
好ましくは、ハウジングは、対象物ホルダからある距離だけ離れて配置される。このようにして、ギャップがハウジングと対象物ホルダの間に形成されることが保証可能となり、そこを通じて、偏向後にハウジング内で展開される電解質フローがコーティング対象物の表面に流れ、特に全面に対して流れ得る。
【００２６】
上記距離は、最大２ｃｍ、好ましくは、最大１．５ｃｍ、特に好ましくは最大１ｃｍであれば有利である。このようにして、電解質フローがコーティング対象物に達する前の電解質フローの大幅な拡がりを回避することが可能となる。３〜５ｍｍの間の値の距離が、特に有利であることが分かっている。
【００２７】
ハウジングの流出開口の高さ及び／又は幅は、有利なことに、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さ及び／又は幅に一致する。このようにして、ハウジングと対象物ホルダの間でのフローラインの拡がり又は狭まりが回避可能となる。
【００２８】
例えば、ハウジングの流出開口は、その幅が、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅の少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように、及び／又はその高さが、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さの少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように、寸法取りされれば好適となる。さらに、ハウジングの流出開口は、その幅が、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅の最大１２０％、特に最大１１０％に対応するように、及び／又はその高さが、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さの最大１２０％、特に最大１１０％に対応するように、寸法取りされれば好適であることがさらに規定され得る。好ましくは、ハウジングの流出開口の幅は、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅に等しく、及び／又はハウジングの流出開口の高さは、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さに等しい。
【００２９】
またさらに、成膜装置は、電解質が流通可能なアノードを備えれば有利である。これは、例えば、電解質分配装置と対象物ホルダの間に配置され得る。
【００３０】
アノードは、例えば、格子アノード、特に、展伸金網（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｍｅｔａｌ）で構成されるものとして設計され得る。アノードは、好ましくは、フロー発生器のハウジング内に配置される。
【００３１】
アノードは、有利なことに、電解質分配装置の単数の分配板又は複数の分配板に平行に配置される。
【００３２】
アノードの高さ及び／又は幅が、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さ及び／又は幅に一致していればさらに有利である。このようにして、アノードと対象物ホルダの間での電界線の拡がり又は狭まりが回避可能となる。
【００３３】
例えば、アノードは、その幅が、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅の少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように、及び／又はその高さが、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さの少なくとも８０％、特に少なくとも９０％に対応するように、寸法取りされれば好適となる。アノードは、その幅が、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅の最大１２０％、特に最大１１０％に対応するように、及び／又はその高さが、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さの最大１２０％、特に最大１１０％に対応するように、寸法取りされれば好適であることがさらに規定され得る。好ましくは、アノードの幅は、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の幅に等しく、及び／又はアノードの高さは、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の高さに等しい。
【００３４】
アノードは、好ましくは、不溶性アノード、すなわち、電解質に溶解しないアノードである。アノード材料として、ここでは、例えば、チタン又は白金めっきチタンが使用され得る。アノードが不溶性アノードである場合には、電解質への金属の供給は、例えば、酸化銅又はＦｅ２＋／Ｆｅ３＋などの金属含有材料のその後の投入によって達成され得る。
【００３５】
フロー発生器は、選択的に、電解質フローを部分的に遮蔽するための及び／又はアノードから生じる電界線を部分的に遮蔽するためのフローバッフル（ｆｌｏｗ  ｂａｆｆｌｅ）を備え得る。フローバッフルは、好ましくは、アノードと対象物ホルダの間に配置される。フローバッフルは、対象物上の均質な層厚分布を達成するために、対象物の特殊な構成のレイアウトを補償可能とする。
【００３６】
またさらに、対象物ホルダは、対象物に電気的に接触するための、特に、対象物の縁に電気的に接触するための複数の接点を備えれば有利である。好ましくは、接点は、対象物を収容するように設けられた対象物ホルダの開口の縁にわたって等間隔に分布して配置される。対象物ホルダにおける又は対象物ホルダにおいて固定された対象物における電界線の均質な曲線は、このようにして達成可能であり、同様に、電解質に含有されるイオンの電気的フローに対する対象物の均質な曝露を可能とする。
【００３７】
基本的に、対象物ホルダは、その２面の一方にしか接点を有さないことが規定され得る。好ましくは、対象物ホルダは、その２面の各々において接点に取り付けられる。特に、対象物ホルダの両面に、同数の接点が設けられてもよく、例えば、８個の接点が各面に設けられる。
【００３８】
成膜装置は、オーバーフロー堰を有するオーバーフロー槽をさらに備え得る。好ましくは、フロー発生器は、オーバーフロー槽内に配置される。オーバーフロー槽は、特にオーバーフロー堰の縁まで電解質で満たされ得る。
【００３９】
成膜装置は、排管、特に、オーバーフロー槽から電解質を排出する孔が設けられた排管をさらに備え得る。排管は、有利なことに、対象物ホルダの下部に配置される。排管の長手延在部分は、好ましくは水平方向に延びる。排管及び対象物ホルダが共通の対称面を有するように配置されればさらに好適である。
【００４０】
オーバーフロー槽及び排管を用いて、対象物からの電解質の均質な、特に各面に均質な流出が実現可能となり、それは、対象物に方向付けられた電解質の均質な後続のフローを同様に可能とする。
【００４１】
本発明の好適な展開において、成膜装置は、オーバーフロー槽の少なくとも一部が配置される貯留槽を備えることが規定される。貯留槽は、オーバーフロー槽から流出する電解質を、それを再利用することを可能とするために、受けるのに使用され得る。
【００４２】
貯留槽に加えて、成膜装置は、貯留槽から電解質をポンピングするための及び貯留槽からポンピングされた電解質をフロー発生器の電解質供給装置に搬送するための、貯留槽に接続された第１のポンプを備え得る。
【００４３】
成膜装置は、排管から電解質をポンピングするための及び排管からポンピングされた電解質を貯留槽内に搬送するための、排管に接続された第２のポンプをさらに備え得る。
【００４４】
排管から電解質を排出するために上記第２のポンプを用いる代わりに、代替の変形実施形態は、電解質が流体ラインを介してポンプなしに重力によって排管から排出され、適切な場合には、それを貯留槽に導くことを規定する。この場合、例えば、バルブ、特に電解質フローが排管を通じて引き出される体積流量を調整するバルブが使用され得る。
【００４５】
成膜装置は、オーバーフロー槽から電解質を排出するために対象物ホルダの隣に並置される２つの排管を選択的に備え得る。これら２つの排管の長手延在部分は、好ましくは鉛直方向に延びる。これら２つの排管について、成膜装置は、これら２つの排管に接続された１つの共通のポンプ、又はこれら２つの排管のそれぞれに各々に対して接続された個々の配管を備え得る。
【００４６】
成膜装置は、有利なことに、そのポンプの少なくとも１つについて、好ましくはそのポンプの各々に対して、それぞれのポンプを流通している電解質フローの体積流量を測定するための流量センサを備える。
【００４７】
本発明の好適な実施形態では、成膜装置は、好ましくは最初に述べたフロー発生器と同じ構成で設計された更なるフロー発生器を備える。対象物ホルダは、有利なことに、その２つのフロー発生器の間に配置される。その２つのフロー発生器が対象物ホルダに関して鏡像対称に配置されれば特に好適である。２つのフロー発生器の使用により、対象物を同時に両面コーティングすることが可能となる。
【００４８】
またさらに、成膜装置は、少なくとも１つの電圧源、特に少なくとも１つのＤＣ電圧源を備え得る。成膜装置は、好ましくは、そのフロー発生器の各々について別個の電圧源を備える。
【００４９】
対象物の表面に材料を成膜するための本発明による方法において、電解質は、対象物の表面に誘導される。
【００５０】
本発明による方法は、本発明による成膜装置を用いて有利に実行される。
【００５１】
対象物は、好ましくは、特に矩形状を有する板状の対象物である。対象物は、方法の実行中に、例えば、上記に説明した対象物ホルダを用いて鉛直に配向されれば特に好適である。
【００５２】
対象物は、例えば、基板、特にセラミック基板であってもよいし、又はそれを備えていてもよい。好ましくは、対象物は、能動又は受動素子、特に半導体部品がその上に配置された基板であり、又はそれを備える。素子は、成膜の後に便宜分離される。
【００５３】
本方法において上記対象物の表面に成膜される材料は、特に金属材料であり得る。またさらに、対象物は、その材料が成膜される導電性ベース層、特に金属ベース層を備え得る。ベース層は、例えば、銅、ニッケル、金、銀及び／又は錫を含有し得る。
【００５４】
本発明の実施形態の有利な一形態では、対象物の表面の面法線に平行に又は実質的に平行に方向付けられる電解質のフローが展開されることが規定される。好ましくは、このフローは、本発明によるフロー発生器を用いて展開される。
【００５５】
前段落の「面法線に平行に又は実質的に平行に」という表現は、特に本発明に関しては、電解質の上記フローが面法線に対して最大１０度、好ましくは最大５度の角度で方向付けられることを意味するものとして理解可能である。
【００５６】
電解質は、好ましくは、電解質の上記フローによって対象物の表面に導かれる。
【００５７】
対象物の表面への電解質の上記フローが、対象物から表面に沿って、好ましくは対象物の表面に平行に又は実質的に平行に離れる方向に方向転換及び誘導されれば有利である。方向転換されたフローは、好ましくは、対象物の全面に対して離れる方向に誘導される。
【００５８】
上記定義と同様に、特に本発明に関しては、「対象物の表面に平行に又は実質的に平行に」という表現は、電解質の上記フローが表面に対して最大１０度、好ましくは最大５度の角度での偏向の後に方向付けられることを意味するものとして理解可能である。
【００５９】
またさらに、電解質の上記フローの一部が上方に偏向されて上向き部分的フローを形成し、電解質の上記フローの更なる一部が下方に偏向されて下向き部分的フローを形成すれば有利である。
【００６０】
下向き部分的フローの体積流量は、好ましくは、下向き部分的フローの体積流量が上向き部分的フローの体積流量と同じ又は実質的に同じとなるように調整される。
【００６１】
本発明に関しては、「同じ又は実質的に同じ」という表現は、相互に比較される場合に、最大１０％、好ましくは最大５％の差が値の間に存在することを特に意味するものと理解可能である。
【００６２】
下向き部分的フローの体積流量は、前述の第１のポンプを用いて、例えば、特にポンプの搬送速度を調整することによって調整され得る。  
【００６３】
またさらに、電解質の上記フローの一部が側方に偏向されて（対象物の上記表面を前方から見る場合に）左向き部分的フローを形成し、電解質の上記フローの更なる一部が側方に偏向されて（対象物の上記表面を前方から見る場合に）右向き部分的フローを形成すれば有利である。
【００６４】
好ましくは、左向き部分的フローの体積流量及び右向き部分的フローの体積流量は、上向き部分的フローの体積流量と同じ又は実質的に同じとなるように、特にポンプを用いて調整される。
【００６５】
本発明の好適な一展開では、対象物に向けられた電解質フローがその前面及びその背面の双方において対象物に対して流れることが規定される。このようにして、対象物が両面においてコーティングされることが保証可能となり、これは、その前面及びその背面の双方においてコーティングされるべき部品を対象物が含む場合に特に有利である。
【００６６】
有利なことに、前面の電解質フローの体積流量及び背面の電解質フローの体積流量は、これら２つの体積流量が同じ又は実質的に同じとなるように調整される。このようにして、対象物が両面において同じ圧力を受けることが保証可能となる。このようにして、高い体積流量の場合であっても、前面と背面の間の圧力差によって対象物が損傷、例えば、破砕してしまう可能性を回避することができる。
【００６７】
例えば、更なるフロー発生器のアノードと対象物ホルダの間の電圧とは異なる電圧が最初に述べたフロー発生器のアノードと対象物ホルダとの間に印加されることで対象物の前面が対象物の背面とは異なる電流強度を受けることがさらに規定され得る。これは、対象物の前面と背面とが異なる態様で設計され、したがって異なる態様でコーティングされるべきである場合にも、特に有利となり得る。
【００６８】
好ましくは、方法は、金属の層、特に、銅、ニッケル、金、銀及び／又は錫の層が対象物に成膜されるめっきコーティング方法（ガルバニックコーティング方法（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ））である。
【００６９】
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。便宜上、同一の又は同じ効果を有する要素には、ここでは同じ符号が付される。本発明は、図面に示す実施形態に限定されず、これは機能的構成についても言える。これまで与えられた説明及び後続の図面の説明は、多数の構成を含み、その一部は従属請求項においてグループとしてまとめられる。ただし、当業者であれば、構成を個々に検討し、それらを更なる有用な組合せに組み合わせることもある。これらの構成は、特に、本発明によるフロー発生器、本発明による成膜装置及び／又は本発明による方法と、個々に及び何らかの適切な組合せにおいて、組み合わせられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、本発明の第１の例示的実施形態による成膜装置の模式図を示す。
【図２】図２は、成膜装置の対象物ホルダ及び対象物ホルダに取外し可能に固定されるコーティング対象物の正面図を示す。
【図３】図３は、本発明の第２の例示的実施形態による成膜装置の模式図を示す。
【図４】図４は、本発明の第３の例示的実施形態による成膜装置の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
図１は、成膜装置１の模式図を示す。成膜装置１は、対象物の表面に対する材料の成膜、特に、金属層のめっき成膜のために作用する。
【００７２】
成膜装置１は、相互に同じ設計を有する２つのフロー発生器２ａ及び２ｂ、並びにコーティング対象物４が取外し可能に固定される鉛直に懸吊される対象物ホルダ３を備える。図１から分かるように、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂは、対象物ホルダ３に関して鏡像対称に配置される。用語上の差異付けのため、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂは、以下では第１のフロー発生器２ａ及び第２のフロー発生器２ｂということもある。
【００７３】
この例示的実施形態では、コーティングされるべき対象物４は基板であり、特に、例えば、能動又は受動半導体部品などの素子がその上に配置されて薄膜金属ベース層が基板を囲むセラミック基板である。コーティング対象物は、矩形であり、辺の長さが約２００ｍｍであり、厚さが２００μｍから１０００μｍの間である。上記金属ベース層（「シード層」として専門家に知られてもいる）は、基板の縁を含む基板の全域を囲む。
【００７４】
この場合において、金属ベース層は、銅層、特にマスク及び構造化された銅層である。金属ベース層は、成膜装置１を用いてめっき成膜処理において補強される。これは、この例示的実施形態では、成膜装置１を用いて銅が既存の銅層に成膜され、それが金属ベース層を形成することを意味する。
【００７５】
対象物４の前述した構成は単に例示とみなされるべきこと、及び成膜装置１は原則として他の種類の物体をコーティングするのにも適することは明白である。
【００７６】
２つのフロー発生器２ａ及び２ｂに加えて、成膜装置１は、オーバーフロー堰６を有するオーバーフロー槽５を備える。両フロー発生器２ａ及び２ｂは、オーバーフロー槽５内に配置される。図１は、オーバーフロー槽５がそのオーバーフロー堰６の縁まで電解質７で満たされた状態の成膜装置１を示す。
【００７７】
成膜装置１は、オーバーフロー槽５が配置された貯留槽８をさらに備える。成膜装置１はさらに、その長手延在部分が水平方向に延びる孔が設けられるとともに対象物ホルダ３の真下に配置された排管９を、排管９及び対象物ホルダ３が共通の対称面を有するように、備える。
【００７８】
成膜装置１の２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの各々は、コーティング対象物４に向く流出開口１１を有し、対象物ホルダ３からある距離だけ離れて配置されて片側に開口するハウジング１０を備える。２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの各々はまた、電解質供給装置１２及び電解質分配装置１３を備える。
【００７９】
それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質分配装置１３は第１の分配板１４及び更なる分配板１５を備え、２つの分配板１４及び１５は相互に対して平行に、対象物ホルダ３に対して平行に配置され、電解質７が流通可能な開口を有する多孔板として実装される。
【００８０】
図１から分かるように、それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの２つの分配板１４及び１５は、そのハウジング１０内に配置される。それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの２つの分配板１４及び１５はそのハウジング１０を第１のチャンバ１６、第２のチャンバ１７及び流路１８に区分し、第１のチャンバ１６は流出開口１１に平行に配置されたハウジング１０の側壁１９から第１の分配板１４まで広がり、第２のチャンバ１７は第１の分配板１４から第２の分配板１５まで広がり、流路１８は第２の分配板１５からハウジング１０の残余部分にわたって広がる。
【００８１】
２つのハウジング１０の各々において、成膜装置１はまた、それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質分配装置１３と対象物ホルダ３との間に配置され、電解質７が流通可能な格子アノード２０を備える。
【００８２】
それぞれのアノード２０及びそれぞれのハウジング１０の出口開口１１の双方は、それらの幅及び高さが、コーティング対象物４の幅及び高さに概ね対応するように寸法取りされる。用語「幅」は、ここでは図１の図面の平面に垂直な延在部分に関する。
【００８３】
成膜装置１は、貯留槽８から電解質７をポンピングするための並びに貯留槽８からポンピングされた電解質７をそれぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質供給装置１２に搬送するための第１のポンプ２１をさらに備える。成膜装置１は、排管９から電解質７をポンピングための及び排管９からポンピングされた電解質７を貯留槽８に搬送するための第２のポンプ２２をさらに備える。第１のポンプ２１は貯留槽８に流体ライン２３を介して接続されるとともに２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質供給装置１２に更なる流体ライン２３を介して接続され、一方、第２のポンプ２２は排管９に流体ライン２３を介して接続されるとともに貯留槽８に更なる流体ライン２３を介して接続される。
【００８４】
成膜装置１は、そのポンプ２１及び２２の各々に、それぞれのポンプ２１及び２２を流通している電解質フローの体積流量を測定するための流量センサ２４をさらに備える。
【００８５】
成膜装置１はさらに、そのフロー発生器２ａ及び２ｂの各々に対して別個のＤＣ電圧源２５を備える。それぞれのＤＣ電圧源２５は、図１から分かるように、対応するフロー発生器２ａ及び２ｂに配置されたアノード２０並びに対象物ホルダ３に電気配線２６を介して接続される。
【００８６】
それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂはそのハウジング１０内に、それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂのハウジング１０内に配置されたアノード２０と対象物ホルダ３との間に配置されたフローバッフル２７をさらに備え、それは電解質フローを部分的に遮蔽するために及びアノード２０から生ずる電界線を部分的に遮蔽するために作用する。
【００８７】
図２は、前述した対象物ホルダ３及び対象物ホルダ３に取外し可能に固定されたコーティングされるべき対象物４の正面図を示す。
【００８８】
対象物ホルダ３は、コーティングされるべき対象物４がそこに配置されるので図２には表れないが、フレームとして設計されて対象物４を収容するように設けられた開口を有する。
【００８９】
対象物ホルダ３の一方の面（以下、対象物ホルダ３の前面という）は図２には表れるが、対象物ホルダ３の他方の面は観察者に対して裏側を向く。再度結果的に、コーティングされるべき対象物４の一方の面のみ（以下、対象物４の前面という）及びコーティングされるべきその表面２８が、図２に表れる。
【００９０】
対象物ホルダ３は、その前面において、対象物４に電気的に接触するための複数の接点２９、この場合では８個の接点２９を有し、これらはその前面において対象物４の縁３０と電気的に接触している。図２には表れないその背面において、対象物ホルダ３は、対象物３と電気的に接触するための同数の接点２９を有し、それらはその背面において対象物４の縁３０と電気的に接触している。前面側接点２９は２つのＤＣ電圧源２５の一方に電気的に接続され、一方で背面側接点２９は２つのＤＣ電圧源２５の他方に電気的に接続される。
【００９１】
対象物ホルダ３の前面及び背面の双方において、接点２９は、対象物４を収容するように設けられた対象物ホルダ３の開口の縁にわたって等間隔に、したがって対象物４の縁３０にわたっても等間隔に分布して配置される。
【００９２】
以下、図１を参照して成膜装置１の動作のモードを説明する。前述したように、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂは相互に同じ構成で設計されるので、簡略化のため、例として、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの一方を参照して、より正確には第１のフロー発生器２ａを参照して成膜装置１の動作のモードを説明する。以下の説明は、第２のフロー発生器２ｂにも同様に当てはまる。これは、コーティング対象物４を電解質７のフローに曝露するためにフロー発生器２ａ及び２ｂの双方が用いられるので対象物４は両面に均質にコーティングされることを意味する。
【００９３】
第１のポンプ２１を用いて、電解質７は、第１のフロー発生器２ａの電解質供給装置１２を介して第１のフロー発生器２ａのハウジング１０に、すなわち、より正確にはハウジング１０の第１のチャンバ１６に導入される。電解質フロー３１は、第１のチャンバ１６内で展開し、それは第１の分配板１４を通って流れるので、第１の分配板１４によって事前均質化される。そして、事前均質化された電解質フロー３１はハウジング１０の第２のチャンバ１７及び更なる分配板１５を通って流れ、電解質フロー３１はそれが更なる分配板１５を通って流れるにつれてさらに均質化される。そして、均質化された電解質フロー３１は、コーティング対象物４に対して垂直に又は実質的に垂直にハウジング１０の流出開口１１を介してハウジング１０の流路１８から流れ出す。
【００９４】
電解質フロー３１は、対象物４のコーティングされるべき表面２８において方向転換され、上記表面２８に平行に又は実質的に平行に対象物４から離れる方向に誘導される。電解質フロー３１の一部は上方に方向転換され、上向き部分的フロー３２ａを形成する。電解質フロー３１の更なる一部は下方に方向転換され、下向き部分的フロー３２ｂを形成する。上記の部分的フロー３２ａ及び３２ｂは、対象物ホルダ３と第１のフロー発生器２ａのハウジング１０との間のギャップを通って離れる方向に流れる。
【００９５】
下向き部分的フロー３２ｂの体積流量は、下向き部分的フロー３２ｂの体積流量が上向き部分的フロー３２ａの体積流量と同じとなるように調整される。これは、例えば、２つの流量センサ２４が同じ体積流量を測定するように２つのポンプ２１及び２２の搬送速度が調整されることで達成され得る。
【００９６】
下向き部分的フロー３２ｂは排管９の孔を通って排管９に流れ、一方で、上向き部分的フロー３２ａはオーバーフロー堰６を越えてオーバーフロー槽５に流れ出る。電解質７は第２のポンプ２２を用いて排管９からポンピングされ、貯留槽８に搬送される。貯留槽８にある電解質７は、第１のポンプ２１を用いて貯留槽８からポンピングされ、第１のフロー発生器２ａの電解質供給装置１２に搬送される。
【００９７】
第１のフロー発生器２ａのハウジング１０に配置されたアノード２０と対象物ホルダ３との間には電圧がかかる。対象物４は接点２９を介して対象物ホルダ３と電気的に接触しているので、上記アノード２０と対象物４の間にも同じ電圧がかかる。結果的に、電解質７に含まれるイオンがコーティング対象物４に誘導される結果として、上記アノード２０と対象物ホルダ３の間には電界が発生する。アノード２０及び対象物ホルダ３の前述の設計のため、この電界は均質な電界線を有するので、対象物４は均質なイオンの流れに曝露される。
【００９８】
以降の例示的実施形態の説明は、主に、同一の構成及び機能に関して参照がなされる先行する例示的実施形態との相違に限定される。先行する例示的実施形態の構成は、再度の記載なく以降の例示的実施形態に採用される。
【００９９】
図３は、材料を成膜するための、特に対象物の表面への金属層のめっき成膜のための第２の成膜装置３３の模式図を示す。
【０１００】
この成膜装置３３は、ここでも第１及び第２のフロー発生器２ａ及び２ｂを備え、その２つのフロー発生器２ａ及び２ｂは相互に同じ構成で設計される。
【０１０１】
この例示的実施形態では、それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質分配装置１３は、２つの分配板ではなく、単一の分配板１４のみを備える。その分配板１４に加えて、それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質分配装置１３は、分配板１４と、流出開口１１に平行に配置されたハウジング１０の側壁１９との間に配置され、分配板１４から離れる向きの側、すなわち側壁１９を向く側に複数の出口開口を有する分配管３４を備える。それぞれのフロー発生器２ａ及び２ｂの分配管３４は、この電解質供給装置１２に接続される。
【０１０２】
成膜装置３３の２つのフロー発生器２ａ及び２ｂは相互に同じ構成で設計されるので、簡略化のため、例として、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの一方を参照して、より正確には第１のフロー発生器２ａを参照して成膜装置３３の動作のモードを説明する。以下の説明は、第２のフロー発生器２ｂにも同様に当てはまる。
【０１０３】
成膜装置３３の第１のポンプ２１を用いて、電解質７は、第１のフロー発生器２ａの分配管３４に第１のフロー発生器２ａの電解質供給装置１２を介して導入される。電解質７は、分配管３４から分配管３４の出口開口から流出し、事前均質化された電解質フロー３１が展開される。この事前均質化された電解質フロー３１は、第１のフロー発生器２ａのハウジング１０の側壁１９に当たり、そこで方向転換され、側壁１９からさらに分配板１４に流れる。そして、電解質フロー３１は分配板１４を通って流れ、電解質フロー３１は、それが分配板１４を通って流れるにつれてさらに均質化される。分配板１４の後に、均質化された電解質フロー３１は、コーティング対象物４に垂直に又は実質的に垂直にハウジング１０の流出開口１１を介して流れる。他の観点については、図３の成膜装置の動作のモードは、図１の成膜装置のものに対応する。
【０１０４】
図４は、材料を成膜するための、特に対象物の表面への金属層のめっき成膜のための第３の成膜装置３５の模式図を示す。
【０１０５】
この成膜装置３５は、ここでもオーバーフロー槽５及び貯留槽８を備え、この例示的実施形態では、オーバーフロー槽５の一部のみ、すなわち、より正確には、オーバーフロー槽５の上部のみが貯留槽８の内部に配置される。
【０１０６】
図４の成膜装置３５は、２つのポンプではなく単一のポンプ２１のみを備える。さらに、成膜装置３５は、貯蔵容器３６及びバルブ３７を備える。
【０１０７】
上記ポンプ２１は、入口側で流体ライン２３を介して貯蔵容器３６に接続され、出口側で更なる流体ライン２３を介して２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質供給装置１２に接続される。貯蔵容器３６は、入口側で流体ライン２３を介して貯留槽８に接続され、流量センサ３８が接続される更なる流体ライン２３を介して排管９に接続される。
【０１０８】
この例示的実施形態では、貯留槽８にある電解質７及び排管９にある電解質７が、重力によって貯留槽８及び排管９から引き出される。上記バルブ３７を用いて、すなわち、より正確には、バルブ位置の適切な調整によって、排管９によってオーバーフロー槽５を出る電解質７の部分的フローの体積流量がオーバーフロー堰６を介してオーバーフロー槽５を出る電解質７の部分的フローの体積流量と同じとなることを保証することができる。
【０１０９】
排管９によってオーバーフロー槽５を出る部分的フローの体積流量がオーバーフロー堰６によってオーバーフロー槽５を出る部分的フローの体積流量と同じとなるかは、成膜装置３５の２つの流量センサ２４及び３８によって定められ得る。貯蔵容器３６と排管９の間の流体ライン２３に接続される流量センサ３８が、ポンプ２１と２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質供給装置１２との間の流体ライン２３に接続された他方の流量センサ２４の半分の値を測定する場合には、排管９によってオーバーフロー槽５を出る部分的フローの体積流量はオーバーフロー堰６によってオーバーフロー槽５を出る部分的フローの体積流量と同じである。
【０１１０】
電解質７は、ポンプ２１を用いて貯蔵容器３６からポンピングされ、２つのフロー発生器２ａ及び２ｂの電解質供給装置１２に搬送される。
【０１１１】
例示の実施形態を参照して本発明を詳細に説明した。本発明は、それでも開示の実施例に、又は開示の実施例によっては限定されない。他の変形例が、これらの例示的実施形態から、本発明に内在する思想から逸脱することなく当業者によって導き出され得る。
【符号の説明】
【０１１２】
１  成膜装置
２ａ  フロー発生器
２ｂ  フロー発生器
３  対象物ホルダ
４  対象物
５  オーバーフロー槽
６  オーバーフロー堰
７  電解質
８  貯留槽
９  排管
１０  ハウジング
１１  流出開口
１２  電解質供給装置
１３  電解質分配装置
１４  分配板
１５  分配板
１６  チャンバ
１７  チャンバ
１８  流路
１９  側壁
２０  アノード
２１  ポンプ
２２  ポンプ
２３  流体管
２４  流量センサ
２５  ＤＣ電圧源
２６  電気配線
２７  フローバッフル
２８  表面
２９  接点
３０  縁
３１  電解質フロー
３２ａ  部分的フロー
３２ｂ  部分的フロー
３３  成膜装置
３４  分配管
３５  成膜装置
３６  貯蔵容器
３７  バルブ
３８  流量センサ
【図１】
2021532266.tif 000003
【図２】
2021532266.tif 000004
【図３】
2021532266.tif 000005
【図４】
2021532266.tif 000006
【国際調査報告】
2021532266.tif 000007
2021532266.tif 000008
2021532266.tif 000009
2021532266.tif 000010
2021532266.tif 000011