(57)【要約】【課題】めっき膜厚のばらつきが小さく、均質なめっき膜を成膜することができるめっき方法とめっき装置を提供する。【解決手段】めっき槽１１とめっき槽１１に収容されためっき浴１２と、被めっき材１３ｂが配置され、かつ上端には陰極端子部が形成された陰極部１３Ａと上端には陽極端子部１３ｅが形成された陽極部１３Ｂとを絶縁材１３Ｃを介して並行配置して組み立てられ、かつめっき浴１２の中に垂設された陰陽一体化電極１３と、陰陽一体化電極１３の上方に配置されて回転駆動機構Ｂに機械的に接続され、かつめっき電源１６の陰極端子１６ａに電気的に接続され、かつ下端は陰極部１３の陰極端子部に電気的に接続されている導電性の回転パイプ１４と、回転パイプ１４の内部に挿通され、かつ上端はめっき電源１６の陽極端子１６ｂに電気的に接続され、下端は陽極部１３Ｂの陽極端子部に電気的に接続されている陽極用リード１５とを備えているめっき装置。【選択図】図１
2008138233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽に収容されためっき浴の中に、陰極部と陽極部とを、互いに絶縁関係が維持され、かつ互いの表面が並行となるように対向配置した状態で、前記陰極部と前記陽極部の相互の位置関係を固定し、前記位置関係を維持しながら前記陰極部と前記陽極部に回転運動を与えて、前記陰極部の表面にめっき処理を施すことを特徴とするめっき方法。
【請求項２】
前記陰極部が陰極本体と前記陰極本体に配置された被めっき材から成る請求項１のめっき方法。
【請求項３】
前記陰極部と前記陽極部が、いずれも前記めっき浴の中に垂設されている請求項１または２のめっき方法。
【請求項４】
前記回転運動が、正回転と逆回転を周期的に反復する回転運動である請求項１〜３のいずれかのめっき方法。
【請求項５】
めっき槽と、
前記めっき槽に収容されためっき浴と、
被めっき材が配置されかつ上端には陰極端子部が形成された陰極部と、上端には陽極端子部が形成された陽極部とを絶縁材を介して並行配置して組立てられ、かつ前記めっき浴の中に垂設された陰陽一体化電極と、
前記陰陽一体化電極の上方に配置されて回転駆動機構に機械的に接続され、かつめっき電源の陰極端子に電気的に接続され、下端は前記陰極部の陰極端子部に電気的に接続されている導電性の回転パイプと、
前記回転パイプの内部に挿通され、かつ上端は前記めっき電源の陽極端子に電気的に接続され、下端は前記陽極部の陽極端子部に電気的に接続されている陽極用リードと
を備えていることを特徴とするめっき装置。
【請求項６】
前記回転駆動機構が、前記回転パイプの外周に外嵌して固定された歯車と、往復運動する平型歯車とを組合わせたラック・ピニオン機構である請求項５のめっき装置。
【請求項７】
前記回転パイプの上端の管内には、絶縁材を介してロータリーコネクタ機構が配設され、前記ロータリーコネクタ機構の一方の端子が前記陽極用リードの上端と接続され、他方の端子が前記めっき電源の陽極端子に接続されている請求項５または６のめっき装置。
【請求項８】
前記回転パイプの下端の外周には、可撓性を有する導電性網銅材が巻回されていて、前記導電性網銅材は前記めっき電源の陰極端子に接続されている請求項５〜７のいずれかのめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき方法とそれに用いるめっき装置に関し、更に詳しくは、膜厚のばらつきが小さく、均質なめっき膜を成膜することができ、例えば、半導体チップへの微小パンプの形成時に適用して有効なめっき方法と、それに用いる新規構造のめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップへのバンプ形成に関しては、そのＩ／Ｏ数の増加やピッチの微細化が進んでいるが、この技術動向の中で、電気めっき法でバンプを形成する方法が多用されている。電気めっき法によれば、めっき膜厚の制御が比較的容易であり、めっき膜の成膜速度も比較的大きいので生産性の点で有利であり、またピッチの微細化も可能であるからである。
【０００３】
その場合、重要な問題は、チップの被めっき面にあって、めっき場所が異なっても形成されためっき膜におけるめっき膜厚のばらつきが小さく、かつ均質であるということである。
一般に、膜厚分布のばらつきが小さいめっき膜を成膜するためには、被めっき材の表面とめっき浴の接触状態を適正化してめっきすべき金属イオンの被めっき材への供給分布を均一化し、また極間の電気力線の流れを安定化して被めっき材の表面における電位分布を均一化することの有効性が知られている。
【０００４】
このような観点から、陽極と陰極（被めっき材）の間に被めっき材と同心円状の穴が形成されている誘電体の平板を配置して、被めっき材の表面近傍における電位分布を均一化するめっき装置が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、この先行技術のめっき装置の場合、陽極と被めっき材は固定して配置されている。
【０００５】
また、実験室的な規模ではあるが、めっき試作時においてめっき条件を探索するためのめっき装置として図７で示したような装置が従来から知られている。
この装置では、所定のめっき浴２を収容する例えばビーカのようなめっき槽１の内壁の１か所に、陽極３が固定配置されている。なお、この陽極３は、内壁の全周に亘って配置される場合もある。
【０００６】
めっき浴１の中に被めっき材である陰極４が浸漬されていて、この陰極４の上端には、その幅方向の略中心位置に陰極端子５が取り付けられている。
そして、陰極４の上方には例えば銅棒６が配置され、この銅棒６の下端に陰極の陰極端子５が例えばねじ止めされて、当該陰極４は銅棒６に固定されている。
一方、銅棒６の上端はモータ７の回転軸７ａに相互の電気絶縁をとって例えばねじ止めのように機械的に係合されている。このようにして、モータ７を作動して銅棒６を回転させることにより、陰極４は銅棒６を軸心にしてめっき浴２の中で回転できるようになっている。
【０００７】
銅棒６には摺動端子８が取り付けられ、この摺動端子８はめっき電源９の陰極（マイナス極）と電気的に接続されている。そして、陽極３からは陽極リードが引き出され、これがめっき電極９の陽極（プラス極）と電気的に接続されている。
めっき処理に際しては、モータ７を作動して銅棒６を回転させ、したがって陰極４をめっき浴２の中で回転させながら、めっき電源９を作動して、陽極３と陰極４の間に通電する。
【０００８】
このめっき装置の場合、陰極４の回転によりめっき浴２に撹拌効果が発生し、対象の金属イオンはめっき浴中で均一に分布し、その効果を受けながら陰極４の表面へのめっきが進行する。
しかしながら、このめっき装置の陽極３と陰極４の表面の位置関係は、陰極４の回転に伴って時々刻々変化しているので、陽極３と陰極４の表面の間における電気力線の流れも時々刻々変化しており、したがって陰極４の表面近傍における電位分布は安定化していない。
【０００９】
すなわち、このめっき装置は、めっき膜厚の均一性に影響を与えるめっき浴の撹拌という問題に対しては一定の有効性を発揮しているが、しかし、陰極の表面近傍における電位分布の均一化という問題に対しては不充分であるといわざるを得ない。
とくに、半導体チップへのバンプ形成の場合のように、めっき対象物が微細であり、その膜厚のばらつきの許容範囲がμｍオーダである場合、このめっき装置では、この許容範囲をクリアすることは極めて困難である。
【特許文献１】特開２００６−２２５６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、半導体チップのような被めっき材の表面にバンプのような微小対象物をめっきしても、そのめっき膜厚のばらつきが小さく、また被めっき材のめっき場所によるめっき膜厚のばらつきも小さくなるめっき方法と、それに用いるめっき装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明においては、
めっき槽に収容されためっき浴の中に、陰極部と陽極部とを、互いに絶縁関係が維持され、かつ互いの表面が並行となるように対向配置した状態で、前記陰極部と前記陽極部の相互の位置関係を固定し、前記位置関係を維持しながら前記陰極部と前記陽極部に回転運動を与えて、前記陰極部の表面もめっき処理を施すことを特徴とするめっき処理方法が提供される。
【００１２】
そして、前記陰極部が陰極本体と前記陰極本体に配置された被めっき材から成り、
前記陰極部と前記陽極部が、いずれも前記めっき浴の中に垂設されており、
前記回転運動が、正回転と逆回転を周期的に反復する回転運動であることが好ましい。
また、本発明においては、
めっき槽と、
前記めっき槽に収容されためっき浴と、
被めっき材が配置されかつ上端には陰極端子部が形成された陰極部と上端には陽極端子部が形成された陽極部とを絶縁材を介して並行配置して組立てられ、かつ前記めっき浴の中に垂設された陰陽一体化電極と、
前記陰陽一体化電極の上方に配置されて回転駆動機構に機械的に接続され、かつめっき電源の陰極端子に電気的に接続され、下端は前記陰極部の陰極端子部に電気的に接続されている導電性の回転パイプと、
前記回転パイプの内部に挿通され、かつ上端は前記めっき電源の陽極端子に電気的に接続され、下端は前記陽極部の陽極端子部に電気的に接続されている陽極用リードと
を備えていることを特徴とするめっき装置が提供される。
【００１３】
そして、
前記回転駆動機構が、前記回転パイプの外周に外嵌して固定された歯車と、往復運動する平型歯車とを組合わせたラック・ピニオン機構であり、
前記回転パイプの上端の管内には、絶縁材を介してロータリーコネクタ機構が配設され、前記ロータリーコネクタ機構の一方の端子が前記陽極用リードの上端と接続され、他方の端子が前記めっき電源の陽極端子に接続されており、
前記回転パイプの下端の外周には、可撓性を有する導電性網銅材が巻回されていて、前記導電性網銅材は前記めっき電源の陰極端子に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のめっき装置では、めっき浴中に陰陽一体化電極が配置され、この一体化電極を回転させてめっき処理を進める。
この一体化電極は、互いの表面を平行にして対向配置し、その位置関係が固定された陰極部と陽極部を備えた組立体である。したがって、この一体化電極を回転させてめっき処理を行った場合であっても、そのめっき処理の過程で陰極部と陽極部の位置関係は変化しない。
【００１５】
このことは、陰極部と陽極部の双方にとっては、いずれも同じ状態のめっき浴と均質に接触するという効果をもたらし、そして両極の位置関係が固定されているので両極間に流れる電気力線の流れもめっき処理の過程でほぼ一定であり、安定状態を維持するという効果をもたらす。
同時にめっき浴は一体化電極の回転によって撹拌されているので、両極に接触するめっき浴は金属イオンの供給分布にばらつきが少ない状態になっている。
【００１６】
このようなことから、陰極部に位置する被めっき部の表面近傍における電位分布は安定化し、その結果、めっき膜厚のばらつきは小さくなり、均質で表面状態が良好なめっき膜の成膜を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のめっき装置の１例を模式図として図１に示す。
図１において、めっき装置は、めっき槽１１と、この中に収容されているめっき浴１２と、めっき浴１２の中に浸漬されている後述の陰陽一体化電極１３と、後述する回転パイプ１４と、陽極用リード１５およびめっき電源１６で構成されている。
そして、回転パイプ１４の外周には、いずれも後述する導電性網銅材Ａ、回転駆動機構Ｂが取り付けられ、また上端の管内にはロータリーコネクタ機構Ｃが取り付けられている。
【００１８】
このめっき装置においては、めっき浴１２の中で陰陽一体化電極１３を回転させながらめっき処理が進められる。
ここで、陰陽一体化電極１３は、例えば図２で示したような部材を組み立てた構造物である。
この一体化電極１３は陰極部１３Ａと陽極部１３Ｂとこれらの間に配置される絶縁材１３Ｃで構成されている。
【００１９】
陰極部１３Ａは、所定の金属線を用いて製作された例えば平面視形状が矩形で、枠体形状をした陰極本体１３ａと、この陰極本体１３ａの中央部に配置された板状の被めっき材１３ｂと、陰極本体１３ａの上端枠の中心位置に突設して形成された陽極端子部１３ｃで構成され、全体が板状になっている。
被めっき材１３ｂは例えば半導体チップ、ウエハなどであって、これは、陰極本体１３ａに付設された線状の受け部１３ｄの上に着脱自在に配置され、両者は電気的に導通がとられている。
【００２０】
一方、陽極部１３Ｂは、被めっき材１３ｂの形状に対応した形状が採用され、例えば、所定の金属板であってもよく、網状であってもよい。また陰極部１３Ａのように所定の金属線で枠状の陽極本体を製作し、その表面に、例えば所定金属の網を配置した態様であってもよい。陽極部１３Ｂとしては、白金極板のような不溶解性の極板、ニッケル版、銅板、すず板のような溶解性の極板を使用することができる。そして、この陽極部１３Ｂの上端の中心位置には、陽極端子部１３ｅが形成されている。
【００２１】
この陰極部１３Ａと陽極部１３Ｂは、所定の間隔を置いて平行に対向配置され、そして、両者の間に複数の絶縁材（図では棒材）１３Ｃを配置して、陰極部１３Ａと陽極部１３Ｂの間を絶縁した状態で一体化構造に組み立てられる。ここで用いる絶縁材１３Ｃとしては、例えば各種の樹脂で製作した棒材をあげることができる。また、陰極部と陽極部の両極間隔は、実施するめっき処理のめっき条件に応じて適宜に決められる。
【００２２】
この陰陽一体化電極１３の上方に配置される円筒パイプ１４は、例えば、しんちゅう、銅などの導電材料で製作されたパイプである。
この円筒パイプ１４の下端には、上記した陰陽一体化電極１３が取り付けられる。その１例を図３に示す。
まず、後述する陽極用リード１５の芯線を陽極端子部１３ｅに接続したのち、この陽極用リード１５の被覆部分を円筒パイプ１４の内部に挿通させる。同時に、陰極端子部１３ｃを円筒パイプ１４の内部に挿入し、それら全体を、例えばパイプ壁に形成したねじ穴１４ａに螺合したねじ１４ｂで締め付けて固定すればよい。このとき、陽極用リード１５には適当に遊び長さを持たせておく。
【００２３】
このようにして、回転パイプ１４が回転すれば、それに同期して陰陽一体化電極１３も回転パイプの回転方向と同じ方向に回転する。
しかしながら、回転パイプ１４が一方向にのみ回転し続けると、互いの軸心を同じにして取り付けられている陰極部１３Ａは追随してそのまま回転し続けることは可能であるが、軸心が外れている陽極部１３Ｂの場合は、陽極用リード１５が回転パイプ１４や陰極端子部１３ｃに巻きつくことになるので、途中で回転できなくなる。すなわち、陰陽一体化電極１３は陽極用リード１５の遊び長さに相当する分だけ回転すると、それ以上は回転しなくなる。
【００２４】
このような問題に対し、このめっき装置は、回転駆動装置Ｂとして例えば図４で示したような公知のラック・ピニオン機構を採用する。
この機構では、まず、回転パイプ１４の外周に歯車１７ａが外嵌されて固定されている。また、駆動装置１７ｂにより矢印ｐで示したような往復運動を行う平型歯車１７ｅが歯車１７ａと噛み合わせられる。
【００２５】
この機構の場合、駆動装置１７ｂを作動すると、平型歯車（ラック）１７ｃが矢印ｐ方向に往復運動する。そして、この平型歯車１７ｃと噛み合っている歯車（ピニオン）は矢印ｑ方向に正逆の回転運動をする。
したがって、平型歯車１７ｃの往復運動の周期を適宜に設定することにより、それに対応する周期で円筒パイプ１４は正逆回転を反復することになる。
【００２６】
このとき、円筒パイプ１４の外周の回転距離を陽極用リード１５の遊び長さよりも短くしておけば、一方向の回転で円筒パイプに巻き取られた陽極用リードは逆回転時に巻戻されることになり、円筒パイプ１４の正逆回転運動を妨害することはない。
このめっき装置の通電機構は例えば次のように形成されている。
まず、図１と図５で示したように、円筒パイプ１４の外周に導電性網銅材Ａが巻回され、この導電性網銅材Ａはめっき電源１６の陰極端子１６ａに電気的に接続される。
【００２７】
この導電性網銅材Ａは、例えば銅細線などを編組したものであって、可撓性を有している。したがって、回転パイプ１４の正逆回転に追随することができる。
また、円筒パイプ１４の下端で管内に挿入された陽極用リード１５は、その上端を円筒パイプ１４の上端まで挿通させ、円筒パイプ１４の上端開口に位置されたロータリーコネクタ機構Ｃの一方の端子に接続される。そしてロータリーコネクタ機構Ｃの他方の端子はめっき電源１６の陽極端子１６ｂと接続される。
【００２８】
このロータリーコネクタ機構Ｃと回転パイプ１４の内壁との間には、例えば樹脂から成る絶縁材１８を介装して陰極になる円筒パイプ１４との絶縁が確保されている。
このロータリーコネクタ機構Ｃは、めっき処理時に正逆回転する回転パイプ１４、したがって陽極用リード１５の運動過程で、装置全体の通電を確保するために設けられる。
このめっき装置は、回転駆動機構Ｂの駆動装置１７ｂを作動すると、回転パイプ１４は所定の周期で正逆回転する。そしてそれに同期して陰陽一体化電極１３もめっき浴２の中で所定の周期で正逆回転する。その結果、めっき浴２の撹拌が進み、めっき浴における金属イオンの分布状態は均質化する。
【００２９】
そして、めっき電源１６を作動すると、陰極部１３Ａと陽極部１３Ｂの位置関係は不変の状態で、かつ両極は同じ状態でめっき浴と接触してめっき処理が進行するので、陰極部１３Ａに配置された被めっき材１３ｂの表面近傍における電位分布が安定化する。その結果、成膜されるめっき膜の膜厚のばらつきは小さくなり、まためっき膜も均質化する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のめっき装置を使用すると、めっき膜厚のばらつきを１０％以内に収めることができる。とくに、例えば半導体チップの表面に微小バンプを形成するときには、当該半導体チップにおける表面の各箇所に形成されたバンプの厚み（高さ）のばらつきが小さくなるので、従来に比べると良品率は高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のめっき装置の１例を示す模式図である。
【図２】陰陽一体化電極の１例を示す分解斜視図である。
【図３】陰陽一体化電極を円筒パイプに取り付けた状態の１例を示す一部切欠断面図である。
【図４】回転駆動機構Ｂの１例を示す斜視図である。
【図５】回転パイプへの通電機構の１例を示す斜視図である。
【図６】陽極用リードへの通電機構の１例を示す断面図である。
【図７】従来のめっき装置の１例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  導電性網銅材
Ｂ  回転駆動装置
Ｃ  ロータリーコネクタ機構
１１  めっき槽
１２  めっき浴
１３  陰陽一体化電極
１３Ａ  陰極部
１３Ｂ  陽極部
１３Ｃ，１８  絶縁材
１３ａ  陰極本体
１３ｂ  板状の被めっき材
１３ｃ  陰極端子部
１３ｄ  被めっき材の受け台
１３ｅ  陽極端子部
１４  回転パイプ
１４ａ  ねじ穴
１４ｂ  ねじ
１５  陽極用リード
１６  めっき電源
１６ａ  陰極端子
１６ｂ  陽極端子
１７ａ  歯車
１７ｂ  駆動装置
１７ｃ  平型歯車
【図１】
2008138233.tif 000003
【図２】
2008138233.tif 000004
【図３】
2008138233.tif 000005
【図４】
2008138233.tif 000006
【図５】
2008138233.tif 000007
【図６】
2008138233.tif 000008
【図７】
2008138233.tif 000009